Bước đột phá đáng kinh ngạc với loại 'vật liệu kỳ diệu'

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một tế bào quang điện song song "chưa từng có tiền lệ" hoàn toàn từ perovskite, mang đến bước đột phá đáng kinh ngạc trong công nghệ năng lượng mặt trời có thể giúp nguồn năng lượng này trở nên rẻ hơn, hiệu quả hơn và dễ tiếp cận hơn.

"Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, thiết bị đã đạt hiệu suất phá kỷ lục là 29,7%, với điện áp mạch hở là 2,175 V, mật độ dòng điện là 16,4 mA cm-2 và hệ số lấp đầy là 83,3%", tác giả nghiên cứu Renxing Lin nói với PV Magazine.

Nghiên cứu ban đầu được công bố trên tạp chí khoa học Nature Materials, và hiệu suất 29,7% này đã phá vỡ kỷ lục trước đó (trên 26%) với cùng một công nghệ.

Các tế bào quang điện silicon truyền thống đã cải thiện hiệu suất trong những năm qua, nhưng đang tiến gần đến giới hạn lý thuyết của chúng (khoảng 30%). Thách thức là tìm ra một vật liệu có thể chuyển đổi nhiều ánh sáng mặt trời thành điện năng hơn mà không làm tăng đáng kể chi phí sản xuất.

Ảnh minh họa.

Pin năng lượng mặt trời thuần perovskite, được mệnh danh loại "vật liệu kỳ diệu", giải quyết vấn đề này bằng cách xếp chồng nhiều lớp hấp thụ các phần khác nhau của quang phổ mặt trời – giúp chúng hiệu quả hơn và ít tốn kém hơn.

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) trực thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, và các nhóm khoa học khác trên toàn thế giới, đã nghiên cứu công nghệ năng lượng mặt trời perovskite trong nhiều năm, đặc biệt là cố gắng ổn định vật liệu để ngăn ngừa sự phân hủy, vì vật liệu này phân hủy nhanh hơn silicon trong điều kiện thực tế.

Tấm quang năng hoàn toàn bằng perovskite mới nhất này được phát triển bởi nhóm nghiên cứu do Đại học Nam Kinh của Trung Quốc đứng đầu, dựa trên tiến trình đã đạt được để cải thiện khả năng hấp thụ và hiệu quả ánh sáng.

Việc tăng hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời có nghĩa là chi phí năng lượng thấp hơn cho chủ nhà và doanh nghiệp, vì cần ít tấm pin hơn để tạo ra cùng một lượng điện năng.

Điều này cũng có thể giúp năng lượng mặt trời dễ tiếp cận hơn đối với những chủ nhà có thể gặp khó khăn về chi phí lắp đặt ban đầu. Ngoài ra, các nguồn năng lượng mặt trời quy mô lớn có thể giảm tổng chi phí năng lượng trong một khu vực.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào và dễ tiếp cận nhất trên thế giới. Vì vậy, các tấm quang năng càng hiệu quả thì thế giới càng có thể tận dụng nhiều hơn nguồn năng lượng sạch này.

Mặc dù việc sản xuất thương mại các tấm pin năng lượng mặt trời tiên tiến này vẫn còn phải mất vài năm nữa, nhưng các nghiên cứu và quan hệ đối tác đang diễn ra giữa các trường đại học, công ty năng lượng và chính phủ, theo đó thúc đẩy việc triển khai công nghệ trên quy mô lớn.

Các chuyên gia trong ngành dự đoán rằng sự tiến bộ liên tục trong lĩnh vực này có thể giúp các tấm pin năng lượng mặt trời hiệu suất cao ra mắt thị trường trong vài năm tới.

Minh Đức (Theo TCD, MIT News)