Do vậy, TS. Đào Quang Duy cùng các cộng sự tại Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học quốc gia Hà Nội) đã nghiên cứu và phát triển thành công  vật liệu phthalocyamine-tetrabenzoporphyrin với đầy đủ tính chất phù hợp để tạo thành lớp chuyển tiếp lỗ trống trong pin mặt trời perovskite (pin mặt trời màng mỏng). Nghiên cứu này mở ra hướng phát triển pin perovskite có giá thành hợp lý, độ bền cao và không ô nhiễm môi trường.

Những vật liệu này có độ linh động hạt tải cao, có thể tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dễ dàng chế tạo bằng phương pháp quay phủ, do đó, phù hợp để có thể làm lớp chuyển tiếp lỗ trống trong các pin mặt trời perovskite.Các vật liệu này rất dễ kết tinh (qua đó tăng cường độ dẫn) bằng những phương pháp ủ nhiệt đơn giản. Hiện tại, hai nhóm đã chế tạo thành công những pin mặt trời perovskite sử dụng nguyên tử nhỏ phthalocyamine-tetrabenzoporphyrin làm lớp chuyển tiếp lỗ trống. Các lớp perovskite khi kết hợp với những lớp nguyên tử nhỏ phthalocyamine-tetrabenzoprphyrin không pha tạp các chất bán dẫn khác có độ bền lớn gấp 2 lớp perovskite kết hợp với lớp chuyển tiếp lỗ trống truyền thống như PTAA. Ngoài ra, nhóm đã so sánh hiệu suất của sử dụng các lớp chuyển tiếp lỗ trống nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin với các pin sử dụng vật liệu lỗ trống truyền thống và thấy rằng hiệu suất của 2 loại pin này là tương đương nhau (khoảng 15%).

Để chế tạo một pin mặt trời hiệu suất cao, tất cả các lớp như perovskite, chuyển tiếp điện tử, chuyển tiếp lỗ trống, cấu trúc của pin… phải được tối ưu hóa. Chính vì vậy, những pin đầu tiên có hiệu suất 15%, tuy thấp hơn thế giới (20%) là chấp nhận được. Hơn nữa, việc các pin mặt trời perovskite sử dụng vật liệu nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyurin làm lớp chuyển tiếp lỗ trống thể hiện một hiệu suất tương đương với pin chế tạo cùng điều kiện sử dụng các vật liệu lỗ trống truyền thống và việc chúng có thể nâng cao độ bền của lớp perovskite là một tín hiệu đáng mừng. Mặc dù hiệu suất chuyển đổi của tấm pin sử dụng vật liệu ogtagkictabube-tetrabenzoporphyrin hiện đương đương với tấm pin silic truyền thống nhưng việc chế tạo vật liệu mới mang lại những giá trị riêng vì giá thành chế tạo hợp lý, dễ dàng áp dụng công nghệ và ít tác động tới môi trường vì không cần sử dụng thêm các hợp chất pha tạp.

Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tối ưu hóa các lớp vật liệu khác trong pin mặt trời perovskite để nâng cao hiệu suất của pin, qua đó giúp công nghệ sản xuất pin mặt trời perovskite tiến thêm một bước trong quá trình thương mại hóa. Hy vọng, việc phát triển loại vật liệu pin năng lượng mới tại Việt Nam giúp giảm giá thành, thân thiên với môi trường, an toàn cho sức khỏe của người sử dụng và sẽ đạt nhiều thành tựu hơn nữa.

Nguồn: Tạp chí Môi trường, số 1/2021