Chiến lược nối chéo in-situ củng cố pin perovskite đảo

[AI Crazy]

Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp nối chéo in‑situ cho lớp tự lắp (SAM) giúp tăng đáng kể độ bền của pin mặt trời perovskite kiểu đảo. Thiết kế phân tử azide JJ24 tạo liên kết cộng hóa trị với CbzNaph, giảm khuyết tật tại giao diện chôn và giữ hiệu suất cao trong điều kiện nhiệt và chiếu sáng khắc nghiệt.

Tóm tắt​

Hole-selective self-assembled monolayers (SAM) là các lớp hữu cơ mỏng quan trọng trong các thiết bị quang điện, đặc biệt ở pin perovskite và tế bào tandem silicon-perovskite, nhưng độ bền kém của chúng thường làm giảm hiệu suất hoạt động thiết bị.

Giải pháp mới​

Nhóm nghiên cứu do Prof. Yang Chunlei và Assoc. Prof. Zhang Jie (Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc) hợp tác với Prof. Alex K.-Y. Jen (City University of Hong Kong) đã phát triển chiến lược củng cố cấu trúc SAM bằng nối chéo in‑situ. Họ thiết kế phân tử SAM chứa nhóm azide mang tên JJ24 với chiều dài mạch cacbon tối ưu, giúp phân phối đồng đều phân tử chủ CbzNaph trên lớp dẫn điện trong suốt (TCO) và ngăn ngừa khuyết tật, khoảng rỗ trong quá trình tự lắp.

Nhóm sử dụng khả năng kích hoạt nhiệt của nhóm azide trong JJ24 để tạo liên kết cộng hóa trị in‑situ với các mạch alkyl của phân tử CbzNaph, tạo nên một lớp co-SAM được lắp ghép chặt chẽ. Cấu trúc này cải thiện hướng ưu tiên của CbzNaph và ngăn ngừa việc lộ bề mặt TCO do dao động phân tử khi chịu ánh sáng và nhiệt, từ đó hạn chế sự suy thoái ở giao diện chôn của perovskite và giảm đáng kể tổn thất tái kết hợp không phát quang tại giao diện thiết bị.

Hiệu suất và độ bền​

Với chiến lược này, các thiết bị perovskite đảo được chế tạo đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng được chứng nhận là 26,9%. Thiết bị không bị suy giảm hiệu suất sau 1.000 giờ hoạt động liên tục theo tiêu chuẩn thử nghiệm ISOS-L-2 và giữ trên 98% công suất ban đầu sau 700 chu kỳ nhiệt từ -40°C đến 85°C, cho thấy độ bền thuộc hàng đầu.

Ý nghĩa ứng dụng​

Nghiên cứu đưa ra một phương án thực tế để nâng cao độ bền vận hành của các thiết bị dùng SAM trên các nền thô ráp, có ý nghĩa lớn cho việc thương mại hóa pin perovskite đảo hiệu suất cao và phát triển thế hệ tế bào tandem perovskite tiếp theo.

Tham khảo: Wenlin Jiang et al., "Toughened self-assembled monolayers for durable perovskite solar cells", Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09509-7

Nguồn: https://techxplore.com/news/2025-11-universal-situ-linking-strategy-stability.html