Năm 2009, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng pin mặt trời làm từ perovskites, đặc biệt là methylammonium chì bromide và methylammonium chì iodide, có khả năng hấp thụ ánh sáng vượt trội. Những vật liệu này, được gọi là perovskites halogenua chì hoặc đơn giản là perovskite, đã đánh dấu sự khởi đầu của một con đường mới trong nghiên cứu quang điện. Mặc dù hiệu suất ban đầu của pin mặt trời perovskite tương đối thấp nhưng nó đã đặt nền móng cho những tiến bộ trong tương lai trong lĩnh vực này.
Đánh giá về tiềm năng kết hợp pin mặt trời silicon với vật liệu perovskite nêu bật cách mở rộng quy mô công nghệ này. Tín dụng: 2024 KAUST; Heno Hwang
Ngày nay, rõ ràng là pin mặt trời trong tương lai có thể sẽ bao gồm các perovskite này kết hợp với silicon truyền thống. Erkan Aydin, Stefaan De Wolf và một nhóm từ KAUST đã xem xét cách thức công nghệ song song này có thể được đưa ra khỏi phòng thí nghiệm và được mở rộng quy mô để chế tạo thương mại.
Sự phấn khích đối với perovskites bắt nguồn từ thực tế là chúng có thể được tạo ra ở nhiệt độ thấp và dễ dàng lắng đọng trên hầu hết các bề mặt, kể cả bề mặt dẻo, khiến chúng nhẹ hơn, dễ thích ứng hơn và có khả năng rẻ hơn so với các tấm pin mặt trời silicon.
Ưu điểm của tế bào song song
“Cả pin mặt trời perovskite và silicon đều được chứng minh là có hiệu quả cao; tuy nhiên, việc sử dụng cả hai chúng song song trong một tế bào sẽ cho phép sử dụng ánh sáng mặt trời tốt hơn bằng cách giảm thiểu tổn thất không được chuyển đổi thành điện tích,” Aydin nói.
Aydin và các đồng tác giả của ông đã lập biểu đồ cho sự phát triển trong chế tạo pin mặt trời song song cho phép tăng kích thước và hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Nhưng họ nhấn mạnh rằng cần có những cách tiếp cận khác để làm cho chúng khả thi về mặt thương mại.
Những thách thức trong việc mở rộng quy mô
Ví dụ, một thách thức là địa hình của bề mặt silicon ảnh hưởng đến sự lắng đọng của perovskite. Các thiết bị thí nghiệm hoạt động tốt nhất cho đến nay đã sử dụng lớp phủ quay của mực tiền chất perovskite kết hợp với phương pháp xử lý chống dung môi. Tuy nhiên, cách tiếp cận này không phù hợp với xử lý thương mại vì khó mở rộng quy mô và lãng phí nhiều nguyên liệu. Aydin và các đồng tác giả thảo luận về ưu và nhược điểm của các phương pháp thay thế, chẳng hạn như phủ khuôn theo khe và lắng đọng hơi vật lý.
Một điều cần cân nhắc khác là độ ẩm, nhiệt độ và sự kết hợp của chúng với ánh sáng sẽ đẩy nhanh quá trình xuống cấp của các tế bào con perovskite. Các tác giả trình bày chi tiết các thử nghiệm lão hóa nhanh và môi trường thực tế khác nhau trên pin mặt trời song song perovskite/silicon và nhấn mạnh sự cần thiết của những nỗ lực tập trung theo hướng này. Những điều này giúp dự đoán độ tin cậy và tuổi thọ của mô-đun perovskite/silicon trong nhiều môi trường khắc nghiệt.
Aydin cho biết: “Tôi nghĩ thách thức lớn nhất là tăng độ tin cậy của các tế bào con perovskites”. “Các hoạt động nghiên cứu mà chúng tôi thực hiện cho đến nay đã chỉ ra rằng chúng tôi vẫn chưa đạt đến bất kỳ giới hạn cơ bản nào, vì vậy chúng tôi cần nỗ lực tập trung hơn để tạo ra các thiết bị ổn định lâu dài.”
Các mô-đun song song chứng minh khái niệm đã được giới thiệu. Tuy nhiên, trước những thách thức thực tế đáng kể, vẫn chưa rõ khi nào bộ đôi perovskite/silicon sẽ đạt đến cấp độ thị trường. Tuy nhiên, sự thành công trong việc phát triển pin mặt trời thương mại hiệu quả là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đồng thời giảm tác động đến môi trường.
Tham khảo: “Con đường hướng tới quang điện song song perovskite/silicon thương mại” của Erkan Aydin, Thomas G. Allen, Michele De Bastiani, Arsalan Razzaq, Lujia Xu, Esma Ugur, Jiang Liu và Stefaan De Wolf, ngày 12 tháng 1 năm 2024, Khoa học.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
