Các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc tuyên bố đã phát triển thành công pin năng lượng mặt trời trong suốt hoạt động như tấm kính cường lực, có thể dùng làm cửa sổ các toà nhà.
Bước đột phá còn giúp tăng hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng so với trước đây. Đồng thời, còn đặt nền tảng cho việc phát triển các tế bào pin năng lượng mặt trời song song, kết hợp sức mạnh của hai công nghệ Silicon và Perovskite riêng biệt nhưng bổ sung cho nhau.
Các tế bào năng lượng dựa trên Silicon vốn đóng vai trò trụ cột ngành công nghệ năng lượng mặt trời trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, sự phát triển của các tế bào năng lượng dựa trên Perovskite gần đây thể hiện nhiều ưu điểm riêng của nó.
Với công nghệ Perovskite, hiệu suất pin mặt trời không ngừng được cải thiện, đặc biệt thú vị khi kết hợp chúng với các tế bào dựa trên Silicon truyền thống, giúp giảm chi phí lắp đặt và mang lại hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn.
Tế bào năng lượng mặt trời song song là trọng tâm trong nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc, được phát triển dựa trên nghiên cứu trước đó về vật liệu điện cực cho pin mặt trời Perovskite. Họ đã chỉ ra cách các màng siêu mỏng của vàng, có thể được sử dụng làm điện cực trong suốt cho các tế bào này, song phải rất khó khăn để tạo ra một lớp đồng nhất, dẫn đến độ dẫn điện kém hơn. Các tác giả của nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc sử dụng crom làm lớp hạt để hình thành màng vàng sẽ khắc phục được những hạn chế đó.
“Thông thường, nếu tạo một lớp mỏng bằng vật liệu giống như vàng, các hạt nano sẽ kết hợp với nhau và tập hợp lại như những hòn đảo nhỏ. ‘Chromium’ có năng lượng bề mặt lớn, cung cấp vị trí tốt để vàng phát triển bên trên và nó thực sự cho phép vàng tạo thành một màng mỏng liên tục.”- Dong Yang, trợ lý giáo sư nghiên cứu về Công nghệ và Khoa học Vật liệu tại Đại học Penn State (Mỹ), cho biết.
Các điện cực siêu mỏng đã được chứng minh tính ổn định như một phần của tế bào Perovskite đang hoạt động và chứng tỏ hiệu quả cao trong thử nghiệm của nhóm. Riêng tế bào Perovskite này đã thể hiện hiệu suất 19,8% – nhóm nghiên cứu cho biết đây là “kỷ lục đối với một tế bào bán trong suốt”. Kết hợp một tế bào Perovskite với một tế bào Silicon để tạo thành một phiên bản song song đạt hiệu suất 28,3%, cao hơn 5% so với chỉ riêng tế bào Silicon cung cấp.
“Để hiệu suất tăng thêm 5% không phải vấn đề đơn giản. Về cơ bản, điều này có nghĩa chúng ta đang chuyển đổi thêm khoảng 50W ánh sáng mặt trời cho mỗi m2 của vật liệu pin mặt trời. Các trang trại năng lượng mặt trời có thể bao gồm hàng nghìn mô-đun, do đó, điện năng tổng được tạo ra rất lớn và đó là một bước đột phá” – Shashank Priya, một tác giả khác của nghiên cứu nói.
 |
|
Các nhà khoa học đã phát triển loại điện cực trong suốt cho pin mặt trời song song |
Vẫn còn nhiều việc phải làm để biến những phát hiện này thành một loại pin mặt trời bán sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, các nhà khoa học khẳng định họ đã giải quyết được hai vấn đề quan trọng trong sự phát triển của pin mặt trời song song, đó là độ trong suốt và độ dẫn điện của điện cực trên cùng.
“Chúng ta sẽ sớm thấy các tế bào năng lượng mặt trời trong suốt ở trên các ô cửa sổ trong nhà và toà nhà văn phòng. Đây là một bước tiến lớn – cuối cùng chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời bán trong suốt với hiệu suất cao hơn”, các nhà nghiên cứu cam kết.
Theo Báo Giáo dục & Thời đại
Ảnh: Pin năng lượng mặt trời trong suốt có thể được sử dụng làm cửa sổ nhà.
