Công nghệ pin năng lượng mặt trời sử dụng perovskite: tiềm năng vượt xa silicon

Công nghệ pin mặt trời dựa trên silicon đã đạt được hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện lên đến 24%, cao hơn rất nhiều so với các tế bào silicon đầu tiên. Tuy nhiên, pin silicon vẫn có giới hạn hiệu suất lý thuyết tối đa khoảng 29%, do đó phần lớn năng lượng mặt trời bị mất đi dưới dạng nhiệt. Khi các tế bào silicon được lắp ráp thành tấm pin, hiệu suất thực tế giảm thêm các yếu tố kỹ thuật và cấu trúc. Trong bối cảnh đó, vật liệu perovskite mang lại một giải pháp pháp đầy hứa hẹn để vượt qua giới hạn này, với khả năng đạt tới 30% hiệu suất thực tế và thậm chí chí cao hơn trong tương lai.

Perovskite: vật liệu phát triển vọng cho pin mặt trời

Perovskite là tên của một cấu trúc cấu trúc đặc biệt, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1839, và hiện nay nó đã trở thành tên gọi chung cho các chất hợp nhất có cấu trúc tương tự. Sức mạnh hấp thụ của perovskite nằm ở khả năng hấp thụ ánh sáng cực kỳ hiệu quả và dễ dàng sản xuất từ ​​​​các nguyên liệu có sẵn như kim loại và halogen. Các tế bào perovskite không chỉ có hiệu suất cao mà còn có tiềm năng sản xuất đơn giản hơn, dễ dàng tạo thành các lớp phủ mỏng trên bề mặt silicon để tăng cường hấp thụ năng lượng.

Perovskite vật liệu đầy thách thức

Tuy nhiên, tế bào perovskite hiện tại dễ được xuống cấp và nhạy cảm với độ ẩm, dẫn đến tuổi thọ thấp khi phải hoạt động trong điều kiện thực tế. Các nhà nghiên cứu đã tập trung phát triển các quy trình bảo vệ tế bào perovskite từ môi trường bên ngoài, trong đó bao gồm lớp phủ chống ẩm và tăng cường độ bền của vật liệu. Một số công ty như Oxford PV đã thành công trong việc kết hợp lớp perovskite tinh lên các tế bào silicon, tạo ra cấu trúc pin bài hát thúc đẩy tối ưu hóa hiệu suất, giúp perovskite hấp thụ ánh sáng xanh trong khi silicon hấp thụ ánh sáng sáng đỏ, từ đó năng lượng hóa học tối ưu thu được từ mặt trời.

Công ty tiên phong trong công nghệ perovskite

Oxford PV, công ty khởi nghiệp từ Đại học Oxford, là một trong những đơn vị phong cách đầu tiên trong lĩnh vực này. Công ty đã xây dựng nhà sản xuất pin perovskite tại Đức và cung cấp sản phẩm cho một số công ty năng lượng lớn tại Mỹ, giúp kiểm tra hiệu quả và độ bền của các tấm pin mặt trời sử dụng công nghệ này. Các tấm pin đầu tiên của Oxford PV đạt hiệu suất trung bình 24,5% và đang phát triển lên tới 26,9%, với triển vọng vượt ngưỡng 30%.

Bên cạnh đó, các công ty Hàn Quốc như Hanwha đã đầu tư triệu USD vào việc phát triển pin mặt trời perovskite-silicon. Hanwha đã đạt được hiệu suất tối đa 29,3% trong phòng thí nghiệm và đang trong quá trình chuẩn bị sản xuất hàng loạt. Công ty Trung Quốc cũng không đứng ngoài cuộc đua, với Longi Green Energy đạt kỷ lục thế giới về hiệu suất pin perovskite trong phòng thí nghiệm lên tới 34,6% và dự kiến ​​sản xuất quy mô lớn hơn trong thời gian sớm nhất.

Tương lai của pin perovskite trong lĩnh vực năng lượng mặt trời

Với tiềm năng hiệu suất vượt trội, perovskite có thể đóng vai trò chủ chốt trong công việc thay thế pin silicon, mở ra một giai đoạn mới cho năng lượng mặt trời lớn. Tuy nhiên, tuổi thọ và độ ổn định của tế bào perovskite cần được chứng minh thêm trước khi có thể thương mại hóa rộng rãi. Trong bối cảnh năng lượng mặt trời đang tăng dần áp dụng mô hình pin mặt trời bài hát, sự kết hợp giữa perovskite và silicon sẽ là bước quan trọng nhất để đảm bảo quá trình chuyển đổi diễn đàn ra an toàn và hiệu quả.

Mặc dù có nhiều loại vật liệu mới khác như gallium arsenide, chi phí sản xuất cao và ứng dụng hạn chế trong lĩnh vực chuyên môn như hàng không vũ trụ làm cho loại thuốc lựa chọn này không khả thi cho sản phẩm đại trà. Trong khi đó, perovskite đang dần trở thành lựa chọn ưu việt với khả năng nâng cao hiệu suất và giảm chi phí cho năng lượng mặt trời trong tương lai gần.

Công nghệ pin năng lượng mặt trời dựa trên perovskite đang mở ra một cuộc cách mạng về năng lượng tái tạo chuyên ngành, với khả năng vượt trội về hiệu suất của hệ thống truyền tải silicon. Mặc dù còn một số công thức ổn định và kéo dài tuổi thọ, perovskite hứa hẹn sẽ là giải pháp đầu tiên cho hệ thống năng lượng mặt trời hiệu suất cao. Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tăng cao, việc áp dụng các công nghệ tiên tiến này không chỉ đáp ứng nhu cầu năng lượng mà còn đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững, hướng tới một tương lai sạch xanh cho toàn cầu.

Theo: vista.gov.vn