Khi nhu cầu năng lượng sạch toàn cầu tăng lên, việc áp dụng các hệ thống phát điện năng lượng mặt trời tiếp tục mở rộng. Công suất lắp đặt năm 2022 sẽ là 240 GW, tăng 37,1% so với năm trước. Hiện nay, hơn 90% pin mặt trời được sử dụng rộng rãi là pin mặt trời làm từ silicon tinh thể, nhưng chúng đang tiến gần đến giới hạn lý thuyết về hiệu suất chuyển đổi là 28%. Trong những năm gần đây, pin mặt trời perovskite (PSC), một công nghệ có nguồn gốc từ Nhật Bản, đã thu hút được sự chú ý trong những năm gần đây.
Ba tính năng: linh hoạt, rẻ tiền và hiệu quả
PSC là một loại pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm, được phát triển vào năm 2009 bởi giáo sư Chikara Miyasaka của Đại học Toin ở Yokohama được bổ nhiệm đặc biệt. Bằng cách thay thế thuốc nhuộm trong pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm bằng tinh thể perovskite, chúng tôi đã đạt được cấu trúc mỏng có khả năng chống uốn cong. Nó có thể tạo ra điện ngay cả ở những nơi khó lắp đặt pin mặt trời silicon.
Ngoài ra, vì chúng có thể được sản xuất dễ dàng bằng kỹ thuật phủ hoặc in bằng các vật liệu như iốt hoặc chì, nên người ta cho rằng chi phí sản xuất sẽ giảm xuống khoảng 1/5 đến 1/3 pin mặt trời silicon. Các phương pháp tạo màng có thể được chia thành các quy trình ướt sử dụng dung môi và các quy trình khô như bay hơi chân không.
Chì methylammonium iodide (CH3NH3PbI3), một tinh thể perovskite điển hình, thích hợp để hấp thụ các bước sóng ánh sáng khả kiến. Hơn nữa, nó có cấu trúc vượt trội trong việc tách các electron và lỗ trống, đồng thời cho phép vận chuyển điện tích ổn định. Hiệu suất chuyển đổi vào thời điểm phát triển là khoảng 3%, nhưng một số bài báo cho biết hiện nay con số này là trên 25%. Nó cũng được coi là có triển vọng để sử dụng trong điều kiện ánh sáng yếu. Một số kết quả cho thấy hiệu suất chuyển đổi cao hơn gấp đôi so với pin mặt trời silicon vô định hình thường được sử dụng trong nhà.
Thách thức các giới hạn về khả năng với nhiều điểm nối
Các nhà sản xuất pin mặt trời silicon trên khắp thế giới đang tập trung phát triển các tế bào thế hệ tiếp theo được gọi là tế bào song song (đa chức năng) kết hợp các PSC với mục đích cải thiện hơn nữa hiệu suất chuyển đổi. PSC có thể hấp thụ các bước sóng ánh sáng khác nhau tùy thuộc vào sự kết hợp của vật liệu perovskite. Ví dụ, bằng cách thiết kế một PSC để sử dụng bước sóng ngắn và pin mặt trời silicon để sử dụng bước sóng dài, có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi trên 30%. Giới hạn lý thuyết cho loại song song này được cho là khoảng 43%.
Các vấn đề như không có chì và độ bền
Mặc dù PSC dường như đang làm được nhiều điều tốt nhưng vẫn có những thách thức đối với việc sử dụng rộng rãi nó. Tinh thể Perovskite có hiệu suất chuyển đổi cao, chứa chì, một chất độc hại và chỉ được phép sử dụng trong môi trường được kiểm soát chặt chẽ. Ngoài ra còn có phương pháp sử dụng thiếc làm nguyên liệu nhưng kém hơn đáng kể so với chì về hiệu quả vì khó áp dụng một lớp màng đồng nhất. Độ bền cũng là một vấn đề. PSC rất nhạy cảm với không khí bên ngoài và tia cực tím, tuổi thọ của nó chỉ khoảng 5 đến 10 năm, so với khoảng 20 năm đối với các sản phẩm làm từ silicon.
Để giải quyết những vấn đề này, các trường đại học và các tổ chức nghiên cứu khác đang tiến hành nghiên cứu về quy trình tạo màng dựa trên thiếc chất lượng cao, ngăn ngừa sự hư hỏng thông qua việc bịt kín và thụ động bề mặt cũng như cải thiện hiệu quả tách điện tích.
Nhật Bản đang bị kiểm tra về mức độ nghiêm túc trong việc truyền bá
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), Nhật Bản có công suất sản xuất điện mặt trời trên diện tích căn hộ cao nhất, nhưng lượng lắp đặt đang giảm dần hàng năm. Điều này là do đất thích hợp để phát điện ngày càng giảm và mong muốn ứng dụng thực tế của PSC sẽ mở rộng hơn nữa việc sản xuất điện mặt trời.
Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp đánh giá PSC là lựa chọn yêu thích cho pin mặt trời thế hệ tiếp theo và có kế hoạch đặt mục tiêu cho việc giới thiệu nó cùng với việc xem xét Kế hoạch năng lượng cơ bản, sẽ được sửa đổi trong năm tài chính 2024. Mục tiêu giới thiệu sẽ được xem xét dựa trên tiền đề “xây dựng hệ thống sản xuất hàng loạt 100 Mw/năm vào giữa những năm 2020, loại gigawatt mà không cần chờ 30 năm”, được quy định trong “đầu tư ngành” của Chính phủ. chiến lược'' nhằm đạt được GX.
Dự án Quỹ Đổi mới Xanh (GI), có tổng giá trị 2,75 nghìn tỷ yên, đã tăng thêm 15 tỷ yên vào năm ngoái lên 64,8 tỷ yên. Mục tiêu kỹ thuật của dự án là đạt được chi phí sản xuất điện dưới 14 yên/kWh vào năm 2030. Để đạt được mục tiêu này, Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) đang hỗ trợ hoạt động nghiên cứu và phát triển của Sekisui Chemical, Toshiba, Aisin và các công ty khác với ngân sách 20 tỷ yên.
Trên thế giới, công ty khởi nghiệp Saule Technology của Ba Lan sẽ bắt đầu sản xuất thương mại PSC vào năm 2021. Trung Quốc cũng đã thiết lập một hệ thống sản xuất hàng loạt và đang theo đuổi việc xin cấp bằng sáng chế. Chúng ta có thể chứng minh sự vượt trội về công nghệ của mình bằng cách phát triển các vật liệu và phương pháp sản xuất tiên tiến không? Sự nghiêm túc của Nhật Bản hiện đang bị đặt dấu hỏi.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
