Năng lượng mặt trời như một nguồn điện đang phát triển ở Hoa Kỳ, với 7% người Mỹ sử dụng nó để chạy nhà. Nhưng các nhà khoa học vẫn đang cố gắng làm cho quy trình sản xuất tấm pin mặt trời hiệu quả hơn.
Nguyên mẫu tấm pin mặt trời mới. Tín dụng: Christopher McKenney/Viện Công nghệ Georgia
Tấm pin mặt trời bao gồm hàng chục tế bào quang điện, thường được làm bằng silicon. Mặc dù silicon là tiêu chuẩn, nhưng việc sản xuất và xử lý nó lại tiêu tốn nhiều năng lượng, khiến việc xây dựng các cơ sở sản xuất tấm pin mặt trời mới trở nên tốn kém. Hầu hết các tế bào quang điện trên thế giới được sản xuất tại Trung Quốc, nơi có nguồn silicon dồi dào. Để tăng sản lượng pin mặt trời tại Hoa Kỳ, cần có một vật liệu trong nước mới, dễ sản xuất.
Juan-Pablo Correa-Baena, phó giáo sư tại Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, cho biết: "Chúng tôi đang phát triển các công nghệ có thể dễ dàng sản xuất mà không cần tốn nhiều tiền cho các thiết bị đắt tiền".
Trong nhiều năm, nhóm nghiên cứu của Correa-Baena đã khám phá việc sử dụng tinh thể perovskite thay thế cho silicon. Một sự thay thế đầy hứa hẹn và phổ biến, perovskite được tạo thành từ các nguyên tử iốt, chì và các nguyên tố hữu cơ. Nó cũng hiệu quả như silicon.
Tuy nhiên, perovskite có một nhược điểm lớn: Nó chỉ tồn tại được khoảng 5% thời gian so với pin silicon. So với 20 năm của silicon, pin perovskite bị hỏng sau một năm sử dụng. Vật liệu này đặc biệt nhạy cảm với nhiệt độ mùa hè nóng bức và có thể phân hủy trước khi tấm pin mặt trời có thể giúp chủ nhà tiết kiệm chi phí năng lượng.
Tín dụng: Christopher McKenney/Viện Công nghệ Georgia
Sử dụng công nghệ mới, phòng thí nghiệm của Correa-Baena đã tìm ra cách ổn định các tế bào năng lượng mặt trời perovskite, được chế tạo giống như một cục pin. Chúng có một điện cực dương và một điện cực âm, với tế bào perovskite kẹp giữa chúng. Trước khi đặt một điện cực dương ở phía trên cùng của tế bào, các nhà nghiên cứu đã tiếp xúc perovskite với khí titan trong điều kiện chân không nhẹ.
Quá trình này, được gọi là thẩm thấu pha hơi, nhúng titan vào lớp trên cùng của pin mặt trời. Công nghệ này đang được xem xét cấp bằng sáng chế.
"Chúng tôi đã tạo ra một trong những lớp gây ra vấn đề về tuổi thọ bền hơn và có khả năng phục hồi ở nhiệt độ đặc biệt cao", Correa-Baena cho biết. "Trong quá trình chèn titan này, chúng tôi có thể ngăn chặn quá trình phân hủy và sau đó chúng tôi có thể thử nghiệm pin mặt trời trên mái nhà hoặc bất cứ nơi nào".
Cuối cùng, sự chuyển đổi từ tinh thể silicon sang tinh thể perovskite trong sản xuất pin mặt trời có thể biến đổi ngành công nghiệp năng lượng mặt trời. Kỹ thuật ổn định sáng tạo do nhóm của Correa-Baena phát triển giải quyết nhược điểm chính của pin perovskite, giúp chúng khả thi hơn khi sử dụng lâu dài. Tiến bộ này không chỉ tăng cường tiềm năng sản xuất pin mặt trời trong nước mà còn hỗ trợ mục tiêu rộng hơn là tăng cường áp dụng năng lượng tái tạo tại Hoa Kỳ.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
