Loại pin mặt trời thế hệ mới có thể tạo ra điện dù nắng yếu

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Quốc gia Yang Ming Chiao Tung (Đài Loan, Trung Quốc) vừa công bố một bước đột phá quan trọng trong công nghệ năng lượng mặt trời.

Từ trước đến nay, các tấm pin mặt trời truyền thống thường yêu cầu không gian rộng lớn ngoài trời và thường bị coi là "chướng mắt".

Công trình được công bố trên tạp chí APL Energy, đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc mở rộng ứng dụng công nghệ năng lượng mặt trời vào không gian trong nhà hoặc khu vực thiếu ánh sáng.

Loại pin mặt trời perovskite (PeSCs) mới có khả năng tạo ra điện năng hiệu quả ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu, như ánh sáng văn phòng. Công nghệ này đạt hiệu suất đáng kinh ngạc 38% trong môi trường ánh sáng mờ.

Pin điện mặt trời thế hệ mới.

Pin mặt trời perovskite (PeSCs) là một lựa chọn thay thế chi phí thấp hơn và hiệu quả cao hơn so với pin mặt trời silicon truyền thống. PeSCs có hiệu suất chuyển đổi điện năng (PCE) cao, tức là khả năng chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành điện năng, giúp chúng đặc biệt phù hợp để khai thác ánh sáng yếu.

Fang-Chung Chen, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết hiện nay pin mặt trời phổ biến nhất trên thị trường vẫn là loại dựa trên silicon, trong khi PeSCs mang lại tiềm năng thay thế nhờ cấu trúc mỏng nhẹ, linh hoạt và thậm chí bán trong suốt; trong khi các tấm silicon cứng và nặng, hạn chế việc sử dụng chúng trên các bề mặt phẳng, bền.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm PeSCs và thu được kết quả đầy hứa hẹn. Khi thử nghiệm dưới cường độ ánh sáng tiêu chuẩn tương đương ánh sáng mặt trời (khoảng 12.000 lux), các tế bào perovskite đạt hiệu suất chuyển đổi 12,7%. Con số này tương đối thấp so với PCE 26% của một số pin mặt trời silicon hiệu suất cao nhất.

Tuy nhiên, dưới mức ánh sáng thấp hơn nhiều (2.000 lux), tương đương độ sáng trong không gian văn phòng tiêu chuẩn, PeSCs lại thể hiện PCE ấn tượng lên tới 38,7%.

Để phát triển loại pin mặt trời này, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh dải năng lượng (bandgap) của thành phần perovskite. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ các phân tử trong dung dịch dùng để tạo ra các lớp perovskite của pin mặt trời, họ đã đạt được một dải năng lượng cho phép pin mặt trời hấp thụ ánh sáng trong nhà - một điều không thể thực hiện được với pin mặt trời silicon.

"Hiệu quả trong nhà của PeSCs cao hơn, có nghĩa là các sản phẩm quang điện có thể phù hợp hơn cho nhiều kịch bản sử dụng đa dạng, bao gồm cả ngoài trời nhiều mây, trong nhà và các môi trường thiếu sáng khác", Chen nhấn mạnh.

Theo nhóm nghiên cứu, PeSCs của họ có thể được sử dụng để sạc các thiết bị nhỏ ở những khu vực không tiếp cận được ánh sáng mặt trời trực tiếp, mở ra một hướng đi mới đầy hứa hẹn cho việc khai thác năng lượng sạch trong tương lai.

Phát minh mới này mở ra một kỷ nguyên tiềm năng cho việc tích hợp pin mặt trời vào không gian trong nhà, cho phép các thiết bị thu điện từ ánh sáng tiêu chuẩn, từ đó giảm tiêu thụ năng lượng lưới điện và thậm chí có thể sạc pin vào những ngày trời nhiều mây.

Duy Anh