Vật liệu hữu cơ dùng trong pin mặt trời

.c om Bộ môn vật liệu lưu trữ chuyển hóa lượng co ng Bài thuyết trình nhóm cu u du o ng th an Đề tài: Vật liệu hữu dùng pin mặt trời Thành viên nhóm 11 Võ Nguyễn Đức Tài 1419262 Lê Văn Phụ 1419226 Lê Thành Tiến CuuDuongThanCong.com 1419320 https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng u du o Giới thiệu cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Sự hình thành pin lượng mặt trời an co ng ✘ Hiện tượng quang điện nhà khoa học khám phá Silicon diode năm 1954 du o ng th ✘ Từ sau kiện này, kỉ nguyên sử dụng nhiên liệu mặt trời nhà khoa học liên tục nghiên cứu phát triển mạnh mẽ cu u ✘ Thị phần pin mặt trời sử dụng chất liệu Silic ứng dụng phát triển rộng rãi (chiếm 90%) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Sự hình thành pin lượng mặt trời dựa vật liệu hữu th an co ng ✘ Việc chế tạo pin lượng mặt trời vật liệu rẻ tiền, hiệu nhằm cải thiện việc sản xuất pin mặt trời nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cu u du o ng ✘ Hiện nay, việc nghiên cứu vật liệu hữu - polyme ứng dụng pin lượng mặt trời nhà khoa học nghiên cứu phát triển CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Tính chất đặc trưng vật liệu polyme Khả ứng dụng lớn co ng Dẻo an Nhẹ cu Dễ chế tạo u du o ng th Giá thành thấp CuuDuongThanCong.com Màu sắc đa dạng https://fb.com/tailieudientucntt .c om ng co an th ng du o u Nguyên lý cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cấu tạo co ng Một tế bào pin mặt trời vật liệu polyme cấu tạo bởi: cu u du o ng th an Phần vật liệu dùng làm cathode, dùng để tích điện dương Vật liệu nơi tiếp nhận ánh sáng CuuDuongThanCong.com Lớp vật liệu để hình hành điện cực cấu tạo hỗn hợp polyme bao gồm nhiều oligomer fullerene Phần vật liệu dùng làm anode, thường sử dụng ITO https://fb.com/tailieudientucntt .c om Nguyên lý hoạt động Ánh sáng hấp thụ bên lớp vật liệu • Khi ánh sáng truyền tới lớp vật liệu polyme, lớp vật liệu polyme nhận nguồn sáng kích thích tạo cặp exciton • Các điện tử lỗ trống sau tạo thành tiến hành khuếch tán bắt đầu phân tách gặp lớp tiếp giáp D/A • Electron lỗ trống lúc di chuyển theo điện trường nội tạo https://fb.com/tailieudientucntt điện cực cu u du o ng th an co • ng Khi ánh sáng chiếu vào lớp vật liệu nền: CuuDuongThanCong.com .c om Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất co ng Vật liệu polyme hấp thu ánh sáng mặt trời, hiệu suất trình phụ thuộc vào yếu tố th an ✘ Độ hấp thu ánh sáng cu u du o ✘ Khả ứng dụng ng ✘ Hiệu suất chuyển đổi lượng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Độ hấp thu ánh sáng ng Đế hấp thu ánh sáng tốt vật liệu polymer cần: th an co • Phổ hấp thu quang hóa polyme tương đồng với phổ phát xạ lượng mặt trời ng • Lớp vật liệu đủ dày để dễ thu nhận ánh sáng tới cu u du o • Mức lượng chuyển từ donor đến acceptor phải nhỏ lượng kích thích nguồn sáng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 .c om Hiệu suất chuyển đổi lượng ng Khi hấp thu nguồn sáng có lượng lớn: Hiệu ứng quang hóa hình thành sinh electron lỗ trống • Electron từ lớp vân đạo trống có lượng cao (HOMO) lên lượng có mức lượng thấp (LUMO) lớp giàu điện tích (donor) chyển LUMO lớp thiếu hụt điện tích (acceptor)  Lớp vật liệu có mức lượng từ LUMO HOMO tương đồng khả truyền tải điện tích lớn cu u du o ng th an co • CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 .c om Khả ứng dụng an co ng Vật liệu polyme khả hấp thu ánh sáng mạnh, khả chuyển đổi tách điện tử lớn, việc ứng dụng rộng rãi phải nghiên cứu với nhiều khả như: u • Giá thành rẻ du o • Dễ di chuyển, lắp đặt ng th • Có độ dẻo, bền cu • Nhiều màu sắc đa dạng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 .c om Quy trình hình thành lớp vật liệu ng Vật liệu donor du o ng th an co Để chếliệu tạoP3HT được lớp nhận tử,liệu vật thích liệu chế cần: • Vật xemđiện vật hợptạo dùng để tạo lớp vật liệu donor mức lượng vùng cấm • Có thấpmức (~1.5 eV)lượng vùng cấm thấp để điện tử dễ nhận kích thích di chuyển • Chứa liên kết - thuận tiện cho việc di chuyển điện tử • Có chứa nhiều nối đơi, tạo thành mạng lưới vơ thích hợp cho việc dẫn điện tử cu u • Tốc độ chuyển dịch điện tử lớn, ổn định, không bị tách biệt trộn chung với vật liệu khác CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 .c om Quy trình hình thành lớp vật liệu ng Vật liệu aceptor cu u du o ng th an co Vật liệuliệu dùngđược làm acceptor liệu: C60 butyric • Vật PCBM điều chế từvật phenyl, acid methyl ester có khả vận chuyển điện tử dễ • Chứa cáccấu gốctrúc có xu nhận điện tử dàng đặchướng thù fullerene chứa liên kết giúp cho việc vận chuyển điện tử dễ dàng • Chênh lệch lương acceptor donor đủ nhỏ điệnlượng tử cóvùng thể dicấm chuyển lớp vậtlệch liệumức • để Năng 1.7qua eV,2 chênh lượng acceptor donor khơng lớn, dễ hình thành • Có nhiều kếttrốngnhằm tăng hiệu suất truyền tải chứa tách điện tửliên lỗ điện tử • Tốc độ truyền tải điện tử nhanh (cấu trúc đơn giản) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 .c om Cải thiện hiệu suất co ng Để cải thiện hiệu suất hấp thu chuyển hóa điện tử, nhà nghiên cứu đề phương pháp: th an ✘ Trộn lẫn lớp donor accept nhằm đạt hiệu chuyển dịch điện tử du o ng ✘ Tăng số đơn vị lặp lại nhóm oligomeric cu u ✘ Sử dụng nhiều đơn vị fullerene cho oligomer, dẫn đến trình liên kết hai fullerenes ✘ Thay đổi môi trường dung môi hỗn hợp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 .c om ng co an th ng u du o Tổng kết cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 .c om Ưu, nhược điểm Nhược điểm ✘ rẻ, dẻo ✘ hấp thụ xạ => hiệu suất thấp du o th ng ✘ suốt, điều khiển hình dạng kích thước an co ng Ưu điểm cu ✘ Chi phí thấp u ✘ thân thiện môi trường CuuDuongThanCong.com ✘độ linh động thấp, độ dài khuếch tán hạt tải thấp ✘tính bền không cao ✘dễ bị tác động oxy, độ ẩm tia UV https://fb.com/tailieudientucntt 17 .c om Kết luận an co ng • Pin quang hữu khắc phục hạn chế mà pin quang vô vốn không khắc phục cu u du o ng th • Với đặc điểm trên, vật ứng dụng vật liệu hữu sản xuất pin lượng mặt trời mở hướng thời kì cách mạng lượng thiên nhiên, giúp giải nhu cầu thiếu hụt lương giới CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 ng c om Tài liệu tham khảo th an co ✘ L Segura et al: Materials for organic solar cell: the C60/pconjucgated oligomer aproach, Chemical Society Reviews, 2004 du o ng ✘ P Singh et al: Polyme solar cells: An review, Macromol Symp 2013, 327, 128-149 cu u ✘ H Hoppe et al: Organic solar cells: An review CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 .c om ng cu u du o ng th an co Cảm ơn ý cô bạn! CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 ... tế bào pin mặt trời vật liệu polyme cấu tạo bởi: cu u du o ng th an Phần vật liệu dùng làm cathode, dùng để tích điện dương Vật liệu nơi tiếp nhận ánh sáng CuuDuongThanCong.com Lớp vật liệu để... trình hình thành lớp vật liệu ng Vật liệu donor du o ng th an co Để ch? ?liệu tạoP3HT được lớp nhận tử ,liệu vật thích liệu chế cần: • Vật xemđiện vật hợptạo dùng để tạo lớp vật liệu donor mức lượng... tạo pin lượng mặt trời vật liệu rẻ tiền, hiệu nhằm cải thiện việc sản xuất pin mặt trời nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cu u du o ng ✘ Hiện nay, việc nghiên cứu vật liệu hữu - polyme ứng dụng pin