Trung Quốc tạo đột phá mở ra kỷ nguyên mới cho năng lượng mặt trời

Bước đột phá này giúp giải quyết một trong những thách thức lớn nhất trong thiết kế pin mặt trời: việc kết nối các lớp perovskite mịn với lớp nền đồng indium gallium selenide (CIGS) thô ráp. Nghiên cứu do Giáo sư Jichun Ye từ Viện Công nghệ và Kỹ thuật Vật liệu Ninh Ba (NIMTE) dẫn dắt hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho năng lượng mặt trời.

Pin mặt trời perovskite/CIGS linh hoạt được phát triển bằng cách sử dụng phương pháp gieo hạt chống dung môi.

Đặc điểm nổi bật của CIGS là khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh mẽ và độ ổn định cao, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho lớp dưới cùng của tế bào quang điện. Tuy nhiên, bề mặt không đồng đều của CIGS đã gây khó khăn trong việc phủ lớp perovskite (vật liệu hấp thụ ánh sáng hiệu quả) lên trên. Điều này đã tạo ra một rào cản lớn cho việc phát triển thương mại các tế bào quang điện linh hoạt.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy, nhóm nghiên cứu tại NIMTE đã giới thiệu một phương pháp mới mang tính cách mạng, sử dụng kỹ thuật chống gieo hạt dung môi. Họ đã tách biệt các quá trình hấp phụ và hòa tan lớp đơn tự lắp ráp (SAM) và đồng thời tích hợp gieo hạt perovskite. Việc áp dụng dung môi có độ phân cực cao giúp ngăn chặn sự kết cụm của SAM, trong khi dung môi có độ phân cực thấp thúc đẩy sự hình thành SAM dày đặc, từ đó cải thiện độ bám dính của perovskite lên lớp nền.

Công nghệ mới hứa hẹn một tương lai bền vững và tiết kiệm chi phí trong lĩnh vực năng lượng.

Nhờ những cải tiến này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công một tế bào quang điện perovskite/CIGS linh hoạt có kích thước 1,09 cm², đạt hiệu suất ấn tượng 24,6% (được chứng nhận là 23,8%). Đây là một trong những giá trị cao nhất được ghi nhận cho các tế bào quang điện màng mỏng linh hoạt. Sau 320 giờ hoạt động và 3.000 chu kỳ uốn cong, thiết bị vẫn duy trì hơn 90% hiệu suất ban đầu, chứng minh độ bền và tính ổn định vượt trội.

Thành tựu này không chỉ mở ra cơ hội cho việc phát triển các tế bào quang điện linh hoạt, hiệu suất cao mà còn thúc đẩy ứng dụng thương mại của công nghệ năng lượng mặt trời, mang lại hy vọng cho một tương lai bền vững và tiết kiệm chi phí trong lĩnh vực năng lượng.