Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu chế tạo và tính chất của pin mặt trời sử dụng cấu trúc lai poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate)/graphene quantum dots/ vật liệu Si cấu trúc nanô/lớp plasmonic bắt sáng gồm các hạt vàng kích thước nanô
Mã số đề tài ĐLTE00.03/19-20
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Thuộc Danh mục đề tài Chương trình hỗ trợ cán bộ trẻ của Viện Hàn lâm KHCNVN
Họ và tên TS. Phạm Văn Trình
Thời gian thực hiện 01/01/2019 - 31/12/2020
Tổng kinh phí 500 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

₋ Nghiên cứu chế tạo và tính chất của pin mặt trời sử dụng cấu trúc lai AuNP/GQD/PEDOT:PSS và Si cấu trúc nano (SiNW, SiNH và SiNP).
₋ Xác định hiệu suất và tìm hiểu cơ chế tăng cường hiệu suất của pin mặt trời trong từng trường hợp của cấu trúc lai nói trên.

Kết quả chính của đề tài

-    Về khoa học:
Chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo và tính chất của pin mặt trời sử dụng cấu trúc lai poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrene sulfonate)/graphene quantum dots/ vật liệu Si cấu trúc nanô/lớp plasmonic bắt sáng gồm các hạt vàng kích thước nanô. Sự ảnh hưởng của một số điều kiện điều kiện công nghệ đến tính chất của pin mặt trời Si/PEDOT:PSS/GQD/AuNP đã được khảo sát với một số kết luận thu được như sau:
+ Nồng độ GO, AuNP tối ưu để chế tạo pin mặt trời cấu trúc lai được xác định là 0.5 % theo khối lượng. Trong đó hiệu suất PCE của pin mặt trời chứa 0,5% GO đạt được  là 7.61% và pin mặt trời chứa 0.5% AuNPs thu được là 7.31% lớn hơn so với pin mặt trời không có GO (31%).
+ Các cấu trúc nano Si bao gồm dây nano (SiNW), hố nano (SiNH) và kim tự tháp nano (SiNP) đã được nghiên cứu chế tạo thành công bằng phương pháp ăn mòn hóa học. Các cấu trúc này có ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời Si/PEDOT:PSS trong đó pin mặt trời sử dụng SiNW cho hiệu suất chuyển đổi lớn nhất là 8.15% lớn hơn 40% so với pin mặt trời sử dụng đế Si phẳng.
+ Kích thước của GO có ảnh hưởng đến hiệu suất của pin mặt trời.  Kết quả cho thấy hiệu suất của pin mặt trời cấu trúc SiNW/PEDOT:PSS/GQD có thể cải thiện khi sử dụng GQD có kích thước nhỏ. Trong nghiên cứu này GQD có kích thước là 12 nm cho hiệu suất chuyển đổi tốt nhất là 9.67%.
+ Vật liệu ống các bon nano hai tường (DWCNT) có thể sử dụng để tăng cường khả năng dẫn của các điện cực và nâng cao hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời. Các thông số như dòng Jsc, hệ số FF và hiệu suất PCE của pin mặt trời cấu trúc lai tăng lên khi có DWCNT và giá trị PCE là 10.45%.
+ Khi sử dụng đồng thời AuNP và GQD trong pin mặt trời cấu trúc lai cho phép tận dụng được những ưu điểm của cả hai loại vật liệu trên. Kết quả cho thấy, pin mặt trời cải thiện được các thông số như Voc, Jsc và FF đồng thời cho hiệu suất chuyển đổi tốt nhất là 10.39% lớn hơn gần 10% so với pin mặt trời chỉ chứa AuNP và 7.5% so với pin mặt trời chỉ chứa GQD.
-    Về ứng dụng:
Kết quả nghiên cứu của đề tài được kỳ vọng sẽ có những đóng góp quan trọng cho sự phát triển của ngành công nghiệp pin mặt trời với mục tiêu nâng cao hiệu suất và làm giảm chi phí sản xuất. Qua đó, hướng tới khả năng ứng dụng, phát triển ngành công nghiệp năng lượng sạch sử dụng pin mặt trời trong tương lai gần.

(a) Thiết lập thí nghiệm, (b) plasma được tạo ra trong quá trình SPE, (c) thanh graphit thô thu được từ lõi pin cỡ AA, (d) dung dịch GO và (e) hình ảnh quang học của hai điện cực sau quá trình SPE.

(a) ảnh SEM, (b) ảnh AFM, (c-d) phân bố đường kính và độ dày của phổ GO, (e) phổ FTIR và (f-g) phổ Raman của graphit thu được từ lõi pin và GO.

Những đóng góp mới

-   Đã chế tạo được vật liệu Si có cấu trúc khác nhau và nghiên cứu sự ảnh hưởng của vật liệu Si cấu trúc khác nhau đến hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời
-   Đã chế tạo được vật liệu AuNP và GQD và nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của các vật liệu như AuNPs và GQD đến khả năng chuyển đổi quang điện của pin mặt trời

 

Ảnh nổi bật đề tài
1632377870092-102. pham van trinh 1.png