Theo tính toán của các chuyên gia, pin mặt trời perovskite thay thế pin mặt trời silicon truyền thống với hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn (hiện ở mức trên 22%) và chi phí đầu tư và sản xuất thấp hơn.
Một trong những phương pháp chủ yếu để lắng đọng màng perovskite trên các cấu trúc của tấm pin là quy trình phản ứng lắng đọng tuần tự do Michael Grätzel và nhóm nghiên cứu tại Đại học Bách khoa liên bang Lausanne (EPFL) phát triển vào năm 2013. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Science Advances.
Nhiều nghiên cứu đã cố gắng kiểm soát quá trình này bằng các chất phụ gia, thay đổi thành phần và các hiệu ứng nhiệt độ. Tuy nhiên, không có nghiên cứu nào giúp hiểu đầy đủ về toàn bộ phản ứng lắng đọng tuần tự. Điều này cản trở khả năng kiểm soát chất lượng của màng quyết định hiệu suất của pin mặt trời.
Các nhà nghiên cứu Michael Grätzel và Amita Ummadisingu tại EPFL hiện đã thực hiện một nghiên cứu toàn diện và có hệ thống nhất cho đến nay về phản ứng lắng đọng tuần tự. Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách phân tích hiện tượng nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét để nghiên cứu sâu độ kết tinh của iodua chì (PbI2), đây là giai đoạn đầu của phản ứng. Sau đó, các nhà khoa học sử dụng hình ảnh phát quang cực âm SEM để nghiên cứu động lực nano tạo nên màng perovskite.
Amita Ummadisingu cho biết: "Chúng tôi đã kết hợp hai công cụ mạnh để thu thập thông tin về bề mặt của màng trong quá trình hình thành perovskite. Kỹ thuật này cho phép đạt được độ phân giải tuyệt vời ở quy mô nano, nghĩa là lần đầu tiên chúng tôi có thể quan sát hỗn hợp tinh thể bao gồm perovskite và PbI2 được hình thành trong quá trình phản ứng”.
Tiếp theo, các nhà khoa học đã sử dụng bản đồ phát quang chéo, tiết lộ định hướng của phản ứng chuyển đổi. Thông tin này cho đến nay không thể so sánh với hình ảnh bề mặt thông thường vì các lớp bên dưới khó tiếp cận. Nhưng nhờ sự hỗ trợ của thiết bị phát quang hybrid hiện đại có độ nét cao, các nhà nghiên cứu có thể chụp hình cả PbI2 và perovskite trong các mặt cắt ngang này. Nhóm nghiên cứu đã xác định được PbI2 bị mắc kẹt, không phản ứng bên trong màng perovskite bằng cách sử dụng kỹ thuật này, là thông tin rất hữu ích.
Michael Grätzel cho rằng: "Phát hiện nghiên cứu của chúng tôi cuối cùng đã trả lời một số câu hỏi về vị trí và vai trò của PbI2 dư thừa trong pin năng lượng mặt trời perovskite. Đáng chú ý, kỹ thuật này mở ra hướng nghiên cứu tính chất của perovskite trong các mặt cắt dọc của pin mặt trời, chứ không chỉ bề mặt của perovskite".
Tiến Đạt