Phương pháp tăng hiệu suất của pin mặt trời song song lên 33,1%

Hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện năng quyết định chất lượng của pin mặt trời - Ảnh: Silvia Wolf / University of Freiburg

Pin mặt trời silicone hiện là loại được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế giới. Về mặt lý thuyết, chúng đạt hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện năng tối đa 29,4%, nhưng trên thực tế chỉ khoảng 25%. Ngành quang điện đã gần đạt đến giới hạn vật lý này. Cải tiến công nghệ đáng kể tiếp theo dự kiến sẽ là pin mặt trời song song. Và nhóm gồm Đại học Freiburg - ISE - KAUST đem lại phương pháp xử lý phân tử mới: phủ đều bề mặt perovskite bằng phân tử 1,3-diaminopropane dihydroiodide (PDAI) khiến hiệu suất tấm pin đạt 33,1%. Lớp phủ ảnh hưởng đến toàn bộ lớp perovskite, còn với cell silicone chỉ có lớp nguyên tử trên cùng chịu ảnh hưởng. Trong nghiên cứu của mình, họ sử dụng pin mặt trời song song có cell silicone độ tinh khiết cao chuẩn công nghiệp.

Bước tiến quan trọng

Để sản xuất quy mô lớn pin mặt trời song song, dùng silicon tiêu chuẩn làm lớp nền tảng có lợi thế vì quy trình sản xuất đã được thiết lập tốt. Tấm pin được tạo vân giúp tăng diện tích bề mặt và cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, tạo vân khiến việc lắp đặt cell perovskite trở nên khó khăn. Trước nghiên cứu trên, chưa có cách nào xử lý bề mặt perovskite nằm trên bề mặt silicone dạng kim tự tháp.

Tiến sĩ Oussama Er-Raji (Đại học Freiburg) cho biết: “Cho đến nay nỗ lực xử lý phân tử hiệu quả pin mặt trời song song chưa được khám phá đầy đủ. Vài thành công trước đây chỉ giới hạn ở pin bề mặt phẳng. Nhưng giờ đây chúng tôi có được khả năng xử lý tuyệt vời bằng cách lắng đọng 1,3-diaminopropane dihydroiodide trên bề mặt perovskite không bằng phẳng”.

1,3-diaminopropane dihydroiodide cải thiện độ dẫn điện qua đó nâng cao hệ số lấp đầy của pin. Nhóm ghi nhận sự cải thiện do hiệu ứng trường sâu (deep field effect) đem lại. Theo Giáo sư Stefan Glunz (Đại học Freiburg): “Xử lý bề mặt pin mặt trời không chỉ là tính năng bổ sung tuyệt vời mà còn là yếu tố thúc đẩy hiệu suất lẫn độ ổn định của chúng. Với pin silicone ngày nay, đây là mấu chốt để đạt hiệu quả cao trong sản xuất công nghiệp”.

Tiến sĩ Juliane Borchert (Đại học Freiburg) chia sẻ: “Pin mặt trời song song là linh kiện mới và phức tạp với nhiều hiệu ứng hóa học lẫn vật lý tương tác nhau. Để hiểu và cải tiếng chúng ta cần kết hợp chuyên môn từ vật lý, khoa học vật liệu, hóa học đến kỹ thuật. Chúng tôi rất vui mừng khi tập hợp được đội ngũ đối tác quốc tế, cùng họ phát triển công nghệ”.

Cẩm Bình