Hiệu suất pin năng lượng Mặt Trời dẻo được nâng cao nhờ giải pháp mới

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát triển thành công một phương pháp mới nhằm nâng cao hiệu suất và độ bền của pin năng lượng Mặt Trời dạng dẻo bằng cách cải thiện độ bám dính giữa các lớp trong tế bào quang điện.

Loại pin mới là sự kết hợp giữa lớp trên là perovskite - vật liệu có hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện cao - và lớp dưới là CIGS (đồng, indium, gallium, selenide), một loại bán dẫn thương mại với ưu điểm nổi bật nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, khả năng điều chỉnh dải năng lượng linh hoạt, độ bền nhiệt cao và hoạt động ổn định.

Sự kết hợp giữa 2 vật liệu này rất tiềm năng trong thiết kế các tế bào quang điện song song (tandem solar cell) thế hệ mới, vừa có trọng lượng nhẹ lại đạt được hiệu suất cao.

Tuy nhiên, bề mặt gồ ghề của CIGS từng là trở ngại lớn trong việc kết hợp với lớp trên perovskite, theo đó hạn chế khả năng thương mại hóa loại pin perovskite/CIGS.

Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Vật liệu và Kỹ thuật Ningbo, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã phát triển thành công phương pháp với tên kỹ thuật là “dùng dung môi đối kháng để tạo mầm” (antisolvent-seeding), giúp cải thiện lớp perovskite trên bề mặt CIGS gồ ghề.

Dựa trên phương pháp này, nhóm đã chế tạo pin perovskite/CIGS dẻo nguyên khối với diện tích 1,09cm2. Hiệu suất ổn định đạt 24,6% (được chứng nhận ở mức 23,8%) - một trong những giá trị cao nhất được ghi nhận đối với pin Mặt Trời dạng màng mỏng dẻo.

Sau 320 giờ vận hành và 3.000 lần uốn cong với bán kính 1cm, thiết bị vẫn giữ được hơn 90% hiệu suất ban đầu, cho thấy độ bền cơ học và ổn định lâu dài vượt trội.

Phương pháp này góp phần cải tiến các thiết bị năng lượng như pin Mặt Trời, qua đó thúc đẩy phát triển bền vững lĩnh vực năng lượng sạch trong bối cảnh tình trạng biến đổi khí hậu ngày càng trầm trọng.

Nghiên cứu về phương pháp mới vừa được đăng tải trên tạp chí Nature Energy./.