Phát triển năng lượng mặt trời có thể làm giảm nhu cầu về các trang trại năng lượng mặt trời
của Đại học Oxford
Phương pháp tiếp cận đa điểm để xếp chồng perovskite màng mỏng thu được nhiều quang phổ ánh sáng hơn, tăng lượng điện mặt trời có thể tạo ra. Tín dụng: Khoa Vật lý Đại học Oxford
Các nhà khoa học tại Khoa Vật lý Đại học Oxford đã phát triển một phương pháp tiếp cận mang tính cách mạng có thể tạo ra lượng điện mặt trời ngày càng tăng mà không cần đến các tấm pin mặt trời silicon. Thay vào đó, sáng kiến của họ hoạt động bằng cách phủ một vật liệu tạo ra năng lượng mới lên bề mặt của các vật dụng hàng ngày như ba lô, ô tô và điện thoại di động.
Lần đầu tiên, vật liệu hấp thụ ánh sáng mới của họ mỏng và đủ linh hoạt để áp dụng trên bề mặt của hầu hết mọi tòa nhà hoặc vật thể thông thường. Sử dụng một kỹ thuật tiên phong được phát triển tại Oxford, xếp chồng nhiều lớp hấp thụ ánh sáng vào một pin mặt trời, họ đã khai thác được phạm vi quang phổ ánh sáng rộng hơn, cho phép tạo ra nhiều năng lượng hơn từ cùng một lượng ánh sáng mặt trời.
Vật liệu siêu mỏng này, sử dụng phương pháp tiếp cận đa điểm nối này, hiện đã được chứng nhận độc lập để cung cấp hiệu suất năng lượng hơn 27%, lần đầu tiên phù hợp với hiệu suất của vật liệu tạo năng lượng một lớp truyền thống được gọi là quang điện silicon. Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia Nhật Bản (AIST) đã cấp chứng nhận trước khi công bố nghiên cứu khoa học của các nhà nghiên cứu vào cuối năm nay.
"Chỉ trong năm năm thử nghiệm phương pháp xếp chồng hoặc đa điểm nối của chúng tôi, chúng tôi đã nâng hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ khoảng 6% lên hơn 27%, gần với giới hạn mà quang điện một lớp có thể đạt được hiện nay", Tiến sĩ Shuaifeng Hu, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Vật lý của Đại học Oxford cho biết.
"Chúng tôi tin rằng, theo thời gian, phương pháp tiếp cận này có thể giúp các thiết bị quang điện đạt được hiệu suất cao hơn nhiều, vượt quá 45%".
Con số này so với hiệu suất năng lượng khoảng 22% từ các tấm pin mặt trời hiện nay (tức là chúng chuyển đổi khoảng 22% năng lượng từ ánh sáng mặt trời), nhưng tính linh hoạt của vật liệu siêu mỏng và linh hoạt mới cũng là yếu tố then chốt. Chỉ dày hơn một micron, vật liệu này mỏng hơn gần 150 lần so với một tấm wafer silicon. Không giống như các tấm quang điện hiện có, thường được áp dụng cho các tấm pin silicon, vật liệu này có thể được áp dụng cho hầu hết mọi bề mặt.
"Bằng cách sử dụng các vật liệu mới có thể được áp dụng làm lớp phủ, chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể sao chép và hoạt động tốt hơn silicon đồng thời cũng có được tính linh hoạt. Điều này rất quan trọng vì nó hứa hẹn nhiều năng lượng mặt trời hơn mà không cần quá nhiều tấm pin silicon hoặc các trang trại năng lượng mặt trời được xây dựng đặc biệt", Tiến sĩ Junke Wang, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Marie Skłodowska Curie Actions tại Đại học Oxford Physics cho biết.
Các nhà nghiên cứu tin rằng phương pháp tiếp cận của họ sẽ tiếp tục giảm chi phí năng lượng mặt trời và cũng biến nó thành hình thức năng lượng tái tạo bền vững nhất. Kể từ năm 2010, chi phí trung bình toàn cầu cho điện mặt trời đã giảm gần 90%, rẻ hơn gần một phần ba so với điện từ nhiên liệu hóa thạch. Những cải tiến hứa hẹn tiết kiệm thêm chi phí khi các vật liệu mới, như perovskite màng mỏng, làm giảm nhu cầu về tấm silicon và các trang trại năng lượng mặt trời chuyên dụng.
"Chúng ta có thể hình dung lớp phủ perovskite được áp dụng cho nhiều loại bề mặt hơn để tạo ra điện mặt trời giá rẻ, chẳng hạn như mái ô tô và tòa nhà, thậm chí là mặt sau của điện thoại di động. Nếu có thể tạo ra nhiều năng lượng mặt trời hơn theo cách này, chúng ta có thể thấy trước nhu cầu sử dụng tấm silicon hoặc xây dựng ngày càng nhiều trang trại năng lượng mặt trời trong tương lai sẽ ít hơn", Tiến sĩ Wang nói thêm.
Các nhà nghiên cứu nằm trong số 40 nhà khoa học đang nghiên cứu về quang điện do Giáo sư Năng lượng tái tạo Henry Snaith tại Khoa Vật lý của Đại học Oxford đứng đầu. Công trình tiên phong của họ về quang điện và đặc biệt là việc sử dụng perovskite màng mỏng bắt đầu từ khoảng một thập kỷ trước và được hưởng lợi từ một phòng thí nghiệm robot được thiết kế riêng.
Công trình của họ có tiềm năng thương mại mạnh mẽ và đã bắt đầu đưa vào ứng dụng trong các ngành công nghiệp tiện ích, xây dựng và sản xuất ô tô.
Oxford PV, một công ty của Anh được tách ra từ Khoa Vật lý của Đại học Oxford vào năm 2010 bởi Giáo sư Henry Snaith, người đồng sáng lập kiêm giám đốc khoa học, để thương mại hóa quang điện perovskite, gần đây đã bắt đầu sản xuất quang điện perovskite quy mô lớn tại nhà máy của mình ở Brandenburg-an-der-Havel, gần Berlin, Đức. Đây là dây chuyền sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới dành cho pin mặt trời song song 'perovskite-on-silicon'.
"Ban đầu, chúng tôi đã xem xét các địa điểm tại Anh để bắt đầu sản xuất nhưng chính phủ vẫn chưa có các ưu đãi về tài chính và thương mại như ở các khu vực khác của Châu Âu và Hoa Kỳ", Giáo sư Snaith cho biết.
"Cho đến nay, Vương quốc Anh chỉ nghĩ về năng lượng mặt trời theo hướng xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời mới, nhưng sự tăng trưởng thực sự sẽ đến từ việc thương mại hóa các sáng kiến—chúng tôi rất hy vọng rằng British Energy mới thành lập sẽ tập trung vào vấn đề này".
"Cung cấp những vật liệu này sẽ là một ngành công nghiệp mới phát triển nhanh chóng trong nền kinh tế xanh toàn cầu và chúng tôi đã chứng minh rằng Vương quốc Anh đang đổi mới và dẫn đầu về mặt khoa học. Tuy nhiên, nếu không có động lực mới và con đường tốt hơn để chuyển đổi sự đổi mới này thành sản xuất, Vương quốc Anh sẽ bỏ lỡ cơ hội dẫn đầu ngành công nghiệp toàn cầu mới này", Giáo sư Snaith nói thêm.
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
