Pin mặt trời perovskite dựa trên vật liệu hấp thụ ánh sáng perovskite lai hữu cơ vô cơ cũng hoạt động theo các nguyên tắc chung của pin mặt trời thế hệ thứ ba. Lớp vật liệu perovskite lai hữu cơ - vô cơ sẽ hấp thụ ánh sáng, sau đó hạt tải được tách ra tại biên tiếp xúc, các điện tử và lỗ trống di chuyển qua các lớp vật liệu ETL và HTL về hai cực. Để đáp ứng điều này thì các lớp phải được chọn lọc và nghiên cứu tính chất phù hợp. Theo đó cấu tạo của pin mặt trời perovskite bao gồm các phần chính là 2 điện cực trong đó có ít nhất 1 điện cực trong suốt TCO, lớp thu ánh sáng vật liệu perovskite lai hữu cơ - vô cơ và ngoài ra còn có các lớp vận chuyển điện tử (ETL) và lớp vận chuyển lỗ trống (HTL). Một số dạng cấu trúc pin mặt trời perovskite dạng xốp (mesoporous), dạng phẳng (planar) và dạng đảo (inverted) được mô tả trên hình 1.5 [8].
Hình 1.5. Biểu đồ so sánh mức năng lượng cho các nhóm vật liệu khác nhau trong pin perovskite: Vật liệu truyền điện tử (ETL) (bên trái), vật liệu perovskite
(giữa) và vật liệu truyền lỗ trống (HTLs) (bên phải) [8].
•Điện cực dẫn điện trong suốt: Điện cực này thường gồm lớp oxit kim loại bán dẫn phủ trên nền thủy tinh. Đế thủy tinh dẫn điện được chế tạo bằng cách phủ lớp oxit dẫn điện trong suốt (TCO) trên đế thủy tinh hoặc đế polyme. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng cho pin mặt trời Perovskite thì điện cực trong suốt phải đảm bảo các điều kiện: không hấp thụ bước sóng của bức xạ nhìn thấy hoặc bức xạ vùng hồng ngoại. Điện trở thấp và giá trị điện trở ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Có hai loại điện cực trong suốt thường dùng là FTO (Flourine-doped Tin Oxide) hoặc ITO (Indium-doped Tin Oxide).
•Lớp perovskite hữu cơ - vô cơ halogen: Lớp perovskite bao gồm các loại perovskite hữu cơ - vô cơ halogen có cùng một công thức hóa học ABX3 (trong
đó A là các cation hữu cơ như CH3NH3+, và HC (NH2)2+, B là Pb2+ và X là các anion vô cơ thuộc nhóm halogen như Cl-, Br- hoặc I-). Chúng có năng lượng vùng cấm cỡ 1,5 ÷ 2,3 eV, rất phù hợp cho việc hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, sinh ra cặp hạt tải (điện tử - lỗ trống). Thông thường lớp perovkite được chế tạo nằm kẹp giữa lớp vận chuyển điện tử (ETL) và lớp vận chuyển lỗ trống (HTL).
•Lớp truyền điện tử ETL: thường là các bán dẫn loại n (TiO2, ZnO…) dạng xốp (mesoscoporous) hay dạng phẳng (planar) hoặc các bán dẫn hữu cơ có tác dụng ngăn lỗ trống, chỉ cho điện tử đi qua.
•Lớp truyền lỗ trống HTL: có thể là các polymer dẫn lỗ trống như P3HT, hoặc các phân tử nhỏ như Spiro-OMeTAD (2,2’,7,7’tetrakis(N,N p–dimethoxy– phenyl amin)-9,9’ spirobifluorene), hoặc các ôxit bán dẫn loại p như NiOx,… Chúng có tác dụng ngăn điện tử, chỉ cho lỗ trống đi qua. Một số cấu trúc pin mặt trời perovskite đặc biệt không cần có lớp truyền lỗ trống mà được thay bằng lớp điện cực carbon xốp.
•Điện cực đối: thường sử dụng là lớp mỏng Au hoặc Al.