Thiết lập uốn. a–c, Sơ đồ bố trí ví dụ trước và sau khi uốn, với các ảnh tương ứng, sử dụng thanh (a), bệ di động (b) và bệ có thể gập lại (không có thanh; c). Mũi tên dày thẳng đứng biểu thị các chu kỳ uốn (trên, phẳng; dưới, uốn cong). Nguồn: Năng lượng thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01651-2
Trong những năm gần đây, FlexPV đã đạt được những bước tiến lớn về hiệu quả và hiện có thể tạo ra mức năng lượng rất gần với mức năng lượng của các tấm pin mặt trời cứng. Tuy nhiên, việc thiếu một quy trình chuẩn hóa liên quan đến độ ổn định và hiệu suất cơ học của chúng khiến việc so sánh và đánh giá tính linh hoạt, độ bền và hiệu quả của chúng trong điều kiện thực tế trở nên khó khăn, từ đó hạn chế thiết kế và phát triển của chúng.
Giờ đây, Đại học Rovira i Virgili (URV) đã hợp tác với một nhóm gồm 23 chuyên gia về năng lượng quang điện và hiệu suất cơ học từ 12 quốc gia để thiết kế một quy trình thử nghiệm thống nhất để có thể đánh giá các tấm pin và pin mặt trời linh hoạt một cách nhất quán hơn. Lluís F. Marsal, nhà nghiên cứu tại Khoa Điện tử của URV, giải thích: Đây là giao thức tiên phong “tập trung vào việc đo hiệu suất trên 1.000 chu kỳ uốn ở điện áp 1%, do đó cung cấp chuẩn mực để đo điện trở cơ học của các thiết bị này”. , Kỹ thuật điện và tự động.
Phương pháp tiêu chuẩn hóa mới này, đã được công bố chi tiết trên tạp chí Nature Energy, cũng đề xuất các phương pháp đánh giá tính linh hoạt trong các điều kiện môi trường khác nhau và việc sử dụng lớp bọc để bảo vệ các thiết bị khỏi bị xuống cấp do độ ẩm và nhiệt độ.
Theo nhóm nghiên cứu, giao thức mới này sẽ giúp tạo ra một tiêu chuẩn để đánh giá các thiết bị năng lượng mặt trời linh hoạt như bộ tách sóng quang và siêu ngưng tụ, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng chúng một cách an toàn trong nhiều ứng dụng đồng thời đảm bảo rằng chúng hoạt động với hiệu quả gần như tương đương với các thiết bị cứng.
Nhóm chuyên gia được dẫn đầu bởi Kenjiro Fukuda, từ Trung tâm Khoa học Vật chất Mới nổi RIKEN ở Saitama-Nhật Bản, và Osbel Almora, nhà nghiên cứu Juan de la Cierva tại URV và quản trị viên của tập đoàn Emerging-PV.org. Nghiên cứu còn có sự tham gia của Marsal, giáo sư và lãnh đạo nhóm Hệ thống điện tử nano và quang tử tại URV và là người tiên phong trong nghiên cứu quang điện trên pin mặt trời hữu cơ.
Linh hoạt hơn, hiệu quả tương tự
Các thiết bị quang điện linh hoạt khác với các thiết bị cứng về cấu trúc, vật liệu và tiềm năng ứng dụng. Trong khi các tấm pin mặt trời cứng hầu hết được làm bằng silicon và được đặt trên các bề mặt cố định như mặt đất, mái nhà hoặc sân thượng, thì FlexPV sử dụng các vật liệu khác cho phép chúng linh hoạt hơn nhiều: Chúng có thể uốn cong và thích ứng với các bề mặt cong mà hầu như không mất đi hiệu quả.
Hơn nữa, chúng nhẹ hơn nhiều so với những loại cứng và điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng mà trọng lượng là yếu tố hạn chế, chẳng hạn như máy bay không người lái, quần áo thông minh, thiết bị y tế có thể đeo hoặc công nghệ Internet of Things.
Cơ học của các thiết bị linh hoạt này cũng cho phép chúng chịu được các điều kiện chuyển động và tính linh hoạt khắc nghiệt hơn, mở ra cánh cửa cho các ứng dụng như vận tải hàng không vũ trụ hoặc các phương tiện có bề mặt cong.
Giao thức này là nỗ lực đầu tiên nhằm tiêu chuẩn hóa giữa lĩnh vực quang điện và điện tử linh hoạt, hai cộng đồng khoa học cho đến nay vẫn có rất ít sự tương tác. Do đó, đây là điểm khởi đầu có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các thiết bị linh hoạt khác sau này.
Marsal kết luận: “Sự tiến bộ của các thiết bị này sẽ đòi hỏi các giao thức mới với những cách thích hợp hơn để kiểm tra các đặc tính ổn định, xoắn và bám dính của pin mặt trời linh hoạt trong tương lai”.
