Pin mặt trời perovskite được thiết kế bởi một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã đạt hiệu suất kỷ lục thế giới là 24,35% với diện tích hoạt động là 1 cm 2 . Thành tựu này mở đường cho các loại pin mặt trời rẻ hơn, hiệu quả hơn và bền hơn.
Để tạo điều kiện so sánh nhất quán và định chuẩn các công nghệ pin mặt trời khác nhau, cộng đồng quang điện (PV) sử dụng kích thước tiêu chuẩn ít nhất là 1 cm 2 để báo cáo hiệu quả của pin mặt trời một mặt trời trong "Bảng hiệu suất pin mặt trời". Trước kỳ tích phá kỷ lục của nhóm NUS, pin mặt trời perovskite 1 cm 2 tốt nhất đã ghi nhận hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 23,7%. Thành tựu đột phá này trong việc tối đa hóa sản lượng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo thế hệ tiếp theo sẽ rất quan trọng để đảm bảo tương lai năng lượng của thế giới.
Perovskites là một loại vật liệu có hiệu quả hấp thụ ánh sáng cao và dễ chế tạo, khiến chúng có triển vọng cho các ứng dụng pin mặt trời. Trong thập kỷ qua, công nghệ pin mặt trời perovskite đã đạt được một số bước đột phá và công nghệ này vẫn tiếp tục phát triển.
"Để giải quyết thách thức này, chúng tôi đã nỗ lực hết mình để phát triển các công nghệ đổi mới và có khả năng mở rộng nhằm cải thiện hiệu quả của pin mặt trời perovskite 1cm2 . Mục tiêu của chúng tôi là thu hẹp khoảng cách về hiệu suất và giải phóng toàn bộ tiềm năng của các thiết bị có kích thước lớn hơn", Trợ lý Giáo sư Hou Yi, lãnh đạo nhóm nghiên cứu NUS bao gồm các nhà khoa học từ Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học phân tử thuộc Trường Cao đẳng Thiết kế và Kỹ thuật NUS cũng như Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời Singapore (SERIS), một viện nghiên cứu cấp đại học ở NUS, cho biết.
Ông nói thêm: "Dựa trên hơn 14 năm phát triển pin mặt trời perovskite, công trình này đại diện cho trường hợp đầu tiên của pin mặt trời perovskite cấu trúc đảo ngược vượt trội so với pin mặt trời perovskite cấu trúc bình thường với diện tích hoạt động là 1 cm 2 và điều này chủ yếu là do vật liệu vận chuyển điện tích sáng tạo được tích hợp trong pin mặt trời perovskite của chúng tôi. Vì pin mặt trời perovskite cấu trúc đảo ngược luôn mang lại sự ổn định và khả năng mở rộng tuyệt vời, đạt được hiệu suất cao hơn so với các tế bào perovskite cấu trúc bình thường đại diện một cột mốc quan trọng trong việc thương mại hóa công nghệ tiên tiến này . "
Thành tựu quan trọng này của Phó Giáo sư Hou Yi và nhóm của ông đã được đưa vào "Bảng hiệu suất pin mặt trời (Phiên bản 62)" được xuất bản trên tạp chí Progress in Photovoltaics vào ngày 21 tháng 6 năm 2023. Các bảng tổng hợp này hiển thị danh sách đầy đủ các hiệu suất được xác nhận độc lập cao nhất đối với pin và mô-đun năng lượng mặt trời.
Công nghệ pin mặt trời chi phí thấp, hiệu quả và ổn định
Thành tích phá kỷ lục được thực hiện bằng cách kết hợp thành công vật liệu giao diện mới vào pin mặt trời perovskite.
"Sự ra đời của vật liệu giao diện mới này mang lại một loạt các thuộc tính có lợi, bao gồm các đặc tính quang học, điện và hóa học tuyệt vời. Những đặc tính này phối hợp với nhau để nâng cao cả hiệu quả và tuổi thọ của pin mặt trời perovskite, mở đường cho những cải tiến đáng kể về hiệu suất và độ bền của chúng," thành viên nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Li Jia, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại SERIS, giải thích.
Các kết quả đầy hứa hẹn do nhóm NUS báo cáo đánh dấu một cột mốc quan trọng trong việc thúc đẩy thương mại hóa công nghệ pin mặt trời perovskite chi phí thấp, hiệu quả và ổn định. "Những phát hiện của chúng tôi tạo tiền đề cho việc thương mại hóa nhanh chóng và tích hợp pin mặt trời vào các hệ thống năng lượng khác nhau. Chúng tôi rất phấn khích trước triển vọng phát minh của chúng tôi thể hiện sự đóng góp lớn cho tương lai năng lượng tái tạo và bền vững", thành viên nhóm nghiên cứu, ông Wang Xi, NUS, cho biết.
Hướng tới một tương lai xanh hơn
Dựa trên sự phát triển thú vị này, Hou và nhóm của ông đặt mục tiêu đẩy xa hơn nữa ranh giới của công nghệ pin mặt trời perovskite.
Một lĩnh vực trọng tâm quan trọng khác là cải thiện độ ổn định của pin mặt trời perovskite, vì vật liệu perovskite nhạy cảm với độ ẩm và có thể xuống cấp theo thời gian. Hou nhận xét: "Chúng tôi đang phát triển một phương pháp lão hóa tăng tốc tùy chỉnh để đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm đến nhà máy chế tạo. Một trong những mục tiêu tiếp theo của chúng tôi là cung cấp pin mặt trời perovskite với 25 năm hoạt động ổn định."
Nhóm cũng đang làm việc để mở rộng quy mô pin mặt trời thành các mô-đun bằng cách mở rộng kích thước của pin mặt trời perovskite và chứng minh khả năng tồn tại và hiệu quả của chúng trên quy mô lớn hơn.
"Những hiểu biết thu được từ nghiên cứu hiện tại của chúng tôi sẽ đóng vai trò là lộ trình phát triển ổn định và cuối cùng là các sản phẩm pin mặt trời perovskite khả thi về mặt thương mại có thể đóng vai trò là giải pháp năng lượng bền vững giúp giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch ", Hou nói thêm.
