Thứ sáu, 29/03/2024 | 13:09 - GMT+7

Pin mặt trời mới đạt hiệu suất kỷ lục 25,2%

"Bằng cách kết hợp hai vật liệu, chúng tôi có thể tối ưu hóa việc sử dụng quang phổ mặt trời và tăng sản lượng điện. Các tính toán và nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện cho thấy hiệu suất 30% là hoàn toàn khả thi", tác giả nghiên cứu cho biết.

26/09/2018 - 08:39

Trong lĩnh vực công nghệ quang điện, pin mặt trời silicon chiếm đến 90% thị trường. Xét về chi phí, mức độ ổn định và hiệu suất (20-22% đối với pin mặt trời thông dụng trên thị trường), pin mặt trời silicon vượt trội về khả năng cạnh tranh.

Tuy nhiên, sau nhiều thập kỷ nghiên cứu và đầu tư, pin mặt trời silicon hiện gần đạt hiệu suất lý thuyết tối đa. Cần có những loại pin mới để giảm giá điện mặt trời về lâu dài và cho phép công nghệ quang điện trở thành một phương thức phổ biến để sản xuất điện.

Một giải pháp được đưa ra là đặt hai loại pin mặt trời khác nhau chồng lên nhau để tăng tối đa việc chuyển đổi các tia nắng mặt trời thành điện năng. Hai pin mặt trời ghép nối này đã được cộng đồng khoa học nghiên cứu rộng rãi nhưng chi phí sản xuất rất đắt đỏ.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quang điện thuộc trường Đại học Bách khoa Liên bang Lausanne (EPFL) và Trung tâm PVEM PV, Thụy Sỹ đã đưa ra một giải pháp cạnh tranh kinh tế. Theo đó, các nhà khoa học đã gắn pin perovskite trực tiếp lên trên pin silicon thông thường để đạt hiệu suất kỷ lục là 25,2%. Đây là phương thức triển vọng vì chỉ cần bổ sung một vài bước cho quy trình sản xuất pin silicon hiện nay và chi phí sẽ hợp lý. 

Vì tính chất độc đáo của perovskite, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều nghiên cứu để sử dụng vật liệu này cho pin mặt trời trong vài năm qua. Trong khoảng 9 năm, hiệu suất của loại pin này đã tăng theo hệ số 6. Perovskite có hiệu suất chuyển đổi cao, đồng thời chi phí sản xuất thấp.

Khi kết hợp pin perovskite và silicon lại với nhau, perovskite bổ sung cho silicon bằng cách chuyển đổi ánh sáng xanh dương và xanh lá cây hiệu quả hơn, trong khi silicon lại chuyển đổi ánh sáng đỏ và hồng ngoại tốt hơn. Florent Sahli và Jérémie Werner, tác giả chính của nghiên cứu cho rằng: "Bằng cách kết hợp hai vật liệu, chúng tôi có thể tối ưu hóa việc sử dụng quang phổ mặt trời và tăng sản lượng điện. Các tính toán và nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện cho thấy hiệu suất 30% là hoàn toàn khả thi".

Tuy nhiên, việc tạo ra một cấu trúc song song bằng cách xếp chồng hai vật liệu lên nhau không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Quentin Jeangros, đồng tác giả giải thích: "Bề mặt của silicon bao gồm một chuỗi kim tự tháp có kích thước khoảng 5 micron, giữ lại ánh sáng và ngăn chặn không để ánh sáng bị phản xạ. Tuy nhiên, kết cấu bề mặt gây khó khăn cho việc lắng đọng màng perovskite đồng nhất. Perovskite được lắng đọng ở dạng lỏng, thường tích tụ trong các rãnh giữa những kim tự tháp, làm lộ các đỉnh, gây ra hiện tượng đoản mạch". 

Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề đó bằng cách sử dụng các phương pháp bay hơi để tạo thành một lớp nền vô cơ bao phủ toàn bộ kim tự tháp. Lớp đó xốp nên giữ lại được dung dịch hữu cơ dạng lỏng được đưa vào bằng kỹ thuật lắng đọng màng mỏng. Tiếp đến, các nhà nghiên cứu làm nóng chất nền ở nhiệt độ tương đối thấp 150°C để kết tinh một màng đồng nhất perovskite trên kim tự tháp silicon.

Hiện tại, nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục thực hiện để tăng hơn nữa hiệu suất và tính ổn định lâu dài cho màng perovskite độ ổn định lâu dài. 

Ngọc Diệp (Theo Science Daily) 

 

Cùng chuyên mục

5 Giải pháp thúc đẩy hiệu quả chuyển đổi số tại Gia Lai

28/03/2024 - 08:32

Năm 2024, tỉnh Gia Lai quyết tâm nâng cao hiệu quả công tác lãnh đạo, chỉ đạo, phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan, đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp và huy động sự tham gia tích cực của người dân trong việc thực hiện chuyển đổi số trên địa bàn tỉnh.

Xem thêm

Tổng số lượt truy cập :
  • 1
  • 4
  • 0
  • 1
  • 0
  • 7
  • 7
  • 4