Pin mặt trời hiệu năng cao, giá siêu rẻ sẽ thống lĩnh thị trường năng lượng nhờ vật liệu mới

Tuấn Hưng, iflscience.com

Cánh cửa mở tới tương lai của thời đại năng lượng mặt trời có thể gần hơn chúng ta nghĩ.

Năng lượng mặt trời sẽ rẻ cỡ nào? Chúng ta chưa biết được, tuy nhiên sự rớt giá đáng chú ý của những tấm pin mặt trời sẽ còn tiếp tục khi pin mặt trời làm bằng chất liệu perovskoite đã vượt qua mốc 20% hiệu suất. Thông tin này “cập bến” chỉ 2 ngày sau khi những nhà nghiên cứu hàng đầu miêu tả vật liệu perovskite như là tương lai của ngành năng lượng mặt trời nói riêng và cả ngành sản xuất điện nói chung.

Cấu trúc tinh thể của Perovskite

Có rất nhiều cách để sinh điện từ ánh sáng mặt trời, tuy nhiên thị trường của năng lượng mặt trời đang bị thống trị và áp đảo hơn hẳn bởi những những viên pin bằng silicon tinh thể. Hầu hết những nguyên liệu thay thế đều là hợp chất có hiệu suất thấp hơn hoặc rất đắt đỏ. Trong những năm gần đây, đã có những phỏng đoán về việc những viên pin được làm từ nguyên liệu perovskite, một dạng tinh thể với có cấu trúc giống với cấu trúc của vật liệu gốm canxi titanat (CaTiO₃) sẽ soán ngôi vương của pin silicon tinh thể. Perovskite không cần tới quá trình sử dụng nhiệt độ cao – nguyên nhân chính dẫn tới việc pin silicon có giá rất cao.

Hình ảnh của Perovskite ngoài đời thực

Những lựa chọn thay thế khác cũng giống perovskite, tuy nhiên mất tới nhiều thập kỷ để “nhích” được hiệu suất lên chỉ một chút. Trong khi đó, mới chỉ có 7 năm từ khi những giấy tờ đầu tiên về việc sản xuất điện bằng perovskite và ánh sáng mặt trời, mà nó đã có 3.8% hiệu suất. Chỉ 3 năm sau, Giáo sư Henry Snaith của Đại học Oxford đã thay đổi hoàn toàn “cuộc chơi” khi ông tìm ra cách chế tạo pin mặt trời đạt 10% hiệu suất.

Đầu năm nay, Snaith lại tiếp tục lập kỷ lục bằng cách kết hợp một viên pin perovskite với mẫu môđun của pin silicon truyền thống và chạm mức 25.2% cho hiệu suất năng lượng mặt trời.

Giờ đây, Snaith đã vượt qua cột mốc mới, kết hợp 2 lớp perovskite để tạo nên một viên pin có hiệu suất 20.3%, một thành tựu mà ông đã thông báo với tờ Science. Mặc dù nó không đạt được % hiệu suất bằng viên pin silicon/perovskite, thành quả làm việc mới nhất của Snaith là việc không sử dụng tới silicon nữa và giá thành của pin mặt trời sẽ rẻ hơn rất nhiều khi sản xuất hàng loạt.

Thử thách lớn nhất với bất kỳ một loại pin voltaic (pin quang điện có lớp chặn) là làm sao để triết xuất năng lượng từ nhiều bước sóng nhất có thể. Snaith đã chế tạo ra một dạng perovskite có khả năng bắt ánh sáng xanh rất hiệu quả, tuy nhiên nó lại để hầu hết ánh sáng đỏ đi qua, và để lại một lớp ánh sáng trên mặt kính. Nó được chồng lên bởi một loại perovskite khác, có khả năng bắt ánh sáng đỏ hiệu quả hơn.

Thành phần cấu tạo và cơ chế hoạt động của pin perovskite

Mặc dù loại perovskite bắt ánh sáng xanh đã xuất hiện được một thời gian, tuy nhiên cần phải có sự trợ giúp của cộng sự tiến sỹ Snaith, là tiến sỹ Giles Eperon của đại học Washington để tạo ra loại phù hợp với ánh sáng đỏ ở tận cùng của dải quang phổ. Sử dụng một hợp chất của thiếc, chì, xêsi, i-ốt và những vật liệu hữu cơ, Eperon đã thành công ngoài dự tính khi thành quả của ông có thể bắt được cả ánh sáng hồng ngoại mờ.

Ngoài việc cần phải cải thiện hiệu suất, chướng ngại vật lớn nhất để sử dụng pin mặt trời perovskite trên thực tế đó là nó bị giảm hiệu năng khi tiếp xúc với Oxi, nhiệt độ cao và nước. Sau khi “nấu” thành phẩm của mình trong 4 ngày ở nhiệt độ 100 độ C, Snaith và Eperon đã rất hài lòng khi biết rằng nhiệt độ cao sẽ không còn là một vấn đề, và Oxi cũng không còn đáng bận tâm.

Nhờ có phát minh của Snaith và Eperon, cánh cửa mở tới tương lai của thời đại năng lượng mặt trời có thể gần hơn chúng ta nghĩ.

Theo iflscience

LG tính xây nhà máy năng lượng mặt trời trên mặt nước

Theo iflscience.comCopy link

Link bài gốcLấy link

Tags:

Tin cùng chuyên mục

Xem theo ngày

NỔI BẬT TRANG CHỦ

Sự thật từ nghiên cứu khoa học: Chơi trò chơi điện tử có ảnh hưởng bất ngờ đến chỉ số IQ của trẻ em!
Trò chơi điện tử từ lâu đã là chủ đề gây tranh cãi khi nhắc đến ảnh hưởng của chúng đối với trẻ em. Trong khi nhiều ý kiến chỉ trích việc chơi game có thể gây hại cho sự phát triển trí não, thì một nghiên cứu khoa học đã mang đến cái nhìn khác biệt, cho thấy mối liên hệ tích cực giữa việc chơi game và sự gia tăng trí thông minh ở trẻ nhỏ.
Trải nghiệm game trên Mac mini M4 Pro: Cậu bé tí hon bước ra biển lớn gaming

Pin mặt trời hiệu năng cao, giá siêu rẻ sẽ thống lĩnh thị trường năng lượng nhờ vật liệu mới

Cánh cửa mở tới tương lai của thời đại năng lượng mặt trời có thể gần hơn chúng ta nghĩ.

Sự thật từ nghiên cứu khoa học: Chơi trò chơi điện tử có ảnh hưởng bất ngờ đến chỉ số IQ của trẻ em!

Trải nghiệm game trên Mac mini M4 Pro: Cậu bé tí hon bước ra biển lớn gaming