DSpace at VNU: Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất đặc trưng của màng tổ hợp vật liệu cấu trúc nano, ứng dụng chế tạo pin mặt trời hữu cơ

Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất đặc
trưng của màng tổ hợp vật liệu cấu trúc nano,
ứng dụng chế tạo pin mặt trời hữu cơ
Lê Thị Vân
Trường Đại học Công nghệ
Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu và linh kiện Nano
(Chương trình đào tạo thí điểm)
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Phương Hoài Nam
Năm bảo vệ: 2014
Keywords. Vật liệu cấu trúc nano; Pin mặt trời hữu cơ; Vật liệu
Content
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở nước ta, vấn đề năng lượng đang là vấn đề được quan
tâm hàng đầu. Những nguồn năng lượng truyền thống như than đá, hóa thạch,...đã dần cạn kiệt.
Cộng thêm tác hại của chúng đến môi trường ngày càng lớn. Điều này dẫn đến một yêu cầu cấp
thiết đang đặt ra với chúng ta là tìm ra các nguồn năng lượng mới và thân thiện môi trường.
Trong cuộc chạy đua tìm kiếm năng lượng tái tạo, việc chế tạo pin dựa trên sự biến đổi
năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng, đang là giải pháp được khai thác và bước đầu thu
được thành tựu nhất định. Pin mặt trời hiện có trên thị trường hiện nay là loại vô cơ silicon có
hiệu suất lên đến 20%. Thực tế thương mại hóa một sản phẩm không đơn thuần chỉ dựa vào hiệu
suất mà còn liên quan đến giá cả, vòng đời sản phẩm, đặc điểm của pin. Mặc dù hiệu suất cao,
pin mặt trời silicon hiện nay có giá thành sản xuất khá đắt đỏ, trung bình gấp 3-5 lần so với pin
mặt trời hữu cơ dựa trên vật liệu polymer (OPV - organic photovoltaic solar cell) do sử dụng
nhiều vật liệu hơn và công nghệ sản xuất không thuận lợi bằng. Thêm vào đó, OPV lại có đặc
tính vừa nhẹ, trong suốt, có khả năng uốn dẻo, lại hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu. Vì
thế, việc tạo ra pin OPV có hiệu suất cao, dễ chế tạo, chi phí rẻ, vòng đời dài đóng vai trò quan
trọng.
Từ đó, luận văn đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất đặc
trưng của màng tổ hợp vật liệu cấu trúc nano, ứng dụng chế tạo pin mặt trời hữu cơ ”.
Mục đích nghiên cứu:
 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trưng của màng dẫn nano ứng dụng làm
lớp tiếp xúc (buffer layer) trong chế tạo pin mặt trời hữu cơ.

 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trưng của các vật liệu tổ hợp có cấu trúc
chuyển tiếp dị chất khối, ứng dụng làm lớp hoạt quang của pin mặt trời hữu cơ.
 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các thông số đặc trưng của pin mặt trời hữu cơ có các cấu
trúc đơn lớp và đa lớp, từ đó đánh giá khả năng ứng dụng thực tiễn.


Phương pháp nghiên cứu:
 Phân tích hình thái bề mặt của màng mỏng sử dụng hiển vi điện tử phát xạ trường (FE-

SEM).
 Khảo sát tính chất quang – điện thông qua phổ hấp thụ, phổ truyền qua và phổ quang -

huỳnh quang.
 Khảo sát độ dày màng bằng phương pháp đo α-step.
 Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các thông số đặc trưng của pin mặt trời hữu cơ có các cấu

trúc đơn và đa lớp.
Nội dung luận văn:
Bố cục của bản luận văn gồm ba phần:
o Phần mở đầu.
o Chương 1: Tổng quan về pin mặt trời hữu cơ.
o Chương 2: Các phương pháp thực nghiệm và nghiên cứu.
o Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Nghiên cứu chế tạo pin mặt trời hữu cơ sử dụng các lớp hoạt quang là vật liệu tổ hợp cấu
trúc chuyển tiếp dị chất khối P3HT:PCBM và MEH-PPV:PCBM là hướng nghiên cứu đang thu
hút được sự quan tâm của các trung tâm nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước. Đây cũng là
hướng nghiên cứu còn khá mới mẻ ở nước ta. Pin mặt trời hữu cơ sử dụng các màng dẫn nano
trên cơ sở CNTs và TiO2 làm lớp tiếp xúc điện cực cho kết quả khả quan, mở ra triển vọng ứng
dụng trong thực tiễn.

Ngoài ra các kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu còn có thể sử dụng làm một tài
liệu tham khảo hữu ích trong những nghiên cứu về pin mặt trời hữu cơ.

References
Tiếng Việt
1. Nguyễn Năng Định, Công nghệ vật liệu cấu trúc nanô ôxit titan và ôxit thiếc sủ
dụng trong pin mặt trời kiểu mới, Hội nghị ĐHSP II, 2007.
2. Nguyễn Duy Khanh, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG Hà Nội,
2010.
3. Phạm Thị Luận, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG Hà Nội, 2011.
4. Phùng Hồ-Phan Quốc Phô, Giáo trình Vật liệu bán dẫn, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ
Thuật, 2008.
Tiếng Anh
5. A. Mills, S. Le Hunte, “An overview of semiconductor photocatalysis, J.
Photochem. and Photobiology”, A: Chemistry, 1997), pp.108.
6. Badrinarayanan.S, Madhu Kumar.P, and Murali Sastry “Nanocrystalline TiO2 studied
by optical, FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy: correlation to presence of surface
states”, Thin Solid Films 358, 2000, p.p. 122-130.
7. G. Campet, J. Portier, S. J. Wen, B. Morel, M. Bourrel, J. M. Chabagno,
“Electrochromism and electrochromic windows”, Active and Passive Elec.Comp., 14 (1992)
225 - 231.
8. L. Meda, R. C. Breitkopf, T. E. Haas and R. U. Kirss, “Investigation of electrochromic
properties of nanocrystalline tungsten oxide thin film”, Thin Solid Films, Vol.402 , 2002,
126 -130.


9. N. N. Dinh, N. Th. T. Oanh, P. D. Long, M. C. Bernard, A. Hugot-Le Goff,
“Electrochromic properties of TiO2 anatase thin films prepared by dipping sol-gel method”,
Thin Solid Films 423 (2003) N1, pp. 70-76 .
10. Nguyen Nang Dinh, Nguyen Minh Quyen, Do Ngoc Chung, Marketa Zikova,Vo-Van

Truong, “Highly-efficient electrochromic performance of nanostructured TiO2 films made
by doctor blade technique”, Sol. Energy Mat. Sol. Cells, Vol.95, 2011, pp. 618 – 623.
11. P.Vanlaeke, A. Swinnen, I.Haeldermans, G. Vanhoyland, T. Aernouts, D. Cheyns, C.
Deibei, J. D’Hen, P. Heremans, J. Poortmans, J.V. Manca, “P3HT/PCBM bulk
heterojunction solar cells: Relation between morphology and electro-optical characteristic”,
ELSEVIER, 2006.
12. R. Könnenkamp et al, Phys. Rev. B, Vol. 60, No. 16,1999.
13. S. H. Yang, T. P. Nguyen, P. Le Rendu, C. S. Hsu, "Composites Part A: ", Appl. Sci.
Manufact. 2005.
14. Stephanie V. Chasteen, “Exciton dynamics in conjugated polymer phottovolataics:
steady –state and time-resolved optical spectroscopy”, Doctor of philosophy in Physics,
December 2005.
15. V. K. Sachder, R. Kumar, A. Singh, S. Kumar, and R. M. Mehra, “Electrical conducting
polymers: An overview”, Solid State Phenomena, 1997, pp. 55.