Kỷ lục về hiệu suất của pin mặt trời đạt được với perovskite halide thiếc
của Đại học Queensland
Minh họa sơ đồ về quá trình ổn định keo chính của keo giàu PEA và keo gốc FA, động học hình thành cụm và hạt nhân, và các quá trình phát triển của THP 2D/3D có và không có sự kết hợp Cs+. Nguồn: Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01905-4
Các nhà nghiên cứu của Đại học Queensland đã lập kỷ lục thế giới về hiệu suất của pin mặt trời với công nghệ perovskite thân thiện với môi trường. Một nhóm do Giáo sư Lianzhou Wang đứng đầu đã công bố một pin mặt trời perovskite halide thiếc (THP) có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện với hiệu suất kỷ lục được chứng nhận là 16,65%. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.
Làm việc tại Viện Kỹ thuật sinh học và Công nghệ nano Úc và Trường Kỹ thuật hóa học của UQ, Giáo sư Wang cho biết kết quả đọc được chứng nhận mà phòng thí nghiệm của ông đạt được cao hơn gần một phần trăm so với kết quả tốt nhất trước đây đối với pin mặt trời THP.
"Có vẻ không nhiều, nhưng đây là bước tiến lớn trong một lĩnh vực nổi tiếng với sự tiến bộ tinh tế và gia tăng", Giáo sư Wang cho biết.
"Kết quả này phù hợp với nhiều loại pin mặt trời silicon hiện có trên thị trường nhưng có tiềm năng sản xuất rẻ hơn và nhanh hơn.
"Chúng tôi rất vui mừng với kỷ lục này và cũng đóng góp vào sự tiến bộ của công nghệ năng lượng tái tạo tiết kiệm chi phí".
Kỷ lục về pin mặt trời THP của Giáo sư Wang xuất hiện năm năm sau khi phòng thí nghiệm của ông thiết lập chuẩn mực về hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong pin mặt trời bằng một loại công nghệ khác, chấm lượng tử.
Thành viên nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Dongxu He cho biết nhiều phương pháp, quy trình và vật liệu được sử dụng để thiết lập kỷ lục chấm lượng tử vào năm 2020 đã truyền cảm hứng cho những nỗ lực cải thiện hiệu suất của pin mặt trời màng mỏng THP đầy hứa hẹn.
Đang xem xét công nghệ pin mặt trời nhỏ nhưng mạnh mẽ sẽ cách mạng hóa quang điện sau một bước đột phá về hiệu suất kỷ lục thế giới khác là (từ trái sang) Tiến sĩ Peng Chen, Giáo sư Lianzhou Wang và Tiến sĩ Dongxu He. Nguồn: Đại học Queensland
"Tế bào mặt trời THP có tiềm năng thương mại lớn vì các thiết bị perovskite bền vững hơn khi sản xuất so với pin mặt trời silicon tế bào", Tiến sĩ He cho biết.
"Lợi ích của THP là chúng ta đang xử lý thiếc thân thiện với môi trường hơn chứ không phải chì độc hại được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các tế bào năng lượng mặt trời perovskite, nghĩa là chúng có thể được lắp đặt an toàn xung quanh nhà".
Trước đây, việc sử dụng tiền chất thiếc đã gây ra vấn đề do chất lượng không đạt tiêu chuẩn của màng mỏng tinh thể nhanh được sử dụng để sản xuất tế bào năng lượng mặt trời THP, dẫn đến hiệu suất giảm.
Tiến sĩ Peng Chen cho biết nhóm đã vượt qua rào cản này bằng cách kết hợp các ion xesi để cải thiện cấu trúc vi mô và giảm khuyết tật trong màng THP.
"Đây là điều cho phép chúng tôi đạt được mức hiệu suất kỷ lục trong khi vẫn có một sản phẩm vượt qua các cuộc kiểm tra môi trường nghiêm ngặt", Tiến sĩ Chen cho biết.
"Tôi nghĩ rằng hiện tại chúng ta có một công thức sẽ chỉ tiếp tục cải thiện".
Giáo sư Wang cho biết ông rất vui khi thấy các nhà nghiên cứu khác tranh giành để phá vỡ kỷ lục THP vì cuối cùng điều đó có nghĩa là công nghệ năng lượng tái tạo tốt hơn và thân thiện với môi trường hơn.
Ông cho biết tính linh hoạt và đa năng của các tế bào THP—khi kết hợp với hiệu suất được cải thiện—có thể khiến chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho các tấm pin mặt trời quang điện gia dụng để sử dụng cả ngoài trời và trong nhà.
"Ngoài các tấm pin mặt trời, phương pháp chúng tôi sử dụng trong bài báo này cũng có thể được sử dụng cho các thiết bị khác yêu cầu màng perovskite chất lượng cao như laser, máy dò quang và bóng bán dẫn", Giáo sư Wang cho biết.
"Cuối cùng, chúng ta có thể thấy THP được sử dụng cho các thách thức về kỹ thuật, bao gồm cả giải pháp nhẹ để cung cấp năng lượng cho máy bay điện—bầu trời thực sự là giới hạn".
