Pin mặt trời thế hệ tiếp theo hiện có thể tái chế hoàn toàn bằng phương pháp dựa trên nước
của Đại học Linköping
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping đã phát triển một phương pháp tái chế tất cả các bộ phận của pin mặt trời perovskite nhiều lần mà không cần dung môi gây hại cho môi trường. Nguồn: Thor Balkhed
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping đã phát triển một phương pháp tái chế tất cả các bộ phận của pin mặt trời nhiều lần mà không cần dung môi gây hại cho môi trường. Pin mặt trời tái chế có hiệu suất tương đương với pin ban đầu. Pin mặt trời được làm bằng perovskite và dung môi chính là nước.
Lượng điện sử dụng dự kiến sẽ tăng mạnh trong những năm tới với sự phát triển của AI và quá trình chuyển đổi sang phương tiện giao thông chạy bằng điện, cùng nhiều thứ khác. Để sự thay đổi này không thúc đẩy biến đổi khí hậu, các nguồn năng lượng bền vững khác nhau cần phải hợp tác với nhau.
Năng lượng mặt trời từ lâu đã được coi là có tiềm năng lớn và các tấm pin mặt trời dựa trên silicon đã có mặt trên thị trường trong hơn 30 năm. Nhưng các tấm pin mặt trời silicon thế hệ đầu tiên đã ở cuối vòng đời của chúng, điều này đã tạo ra một vấn đề bất ngờ.
"Hiện tại không có công nghệ hiệu quả nào để xử lý chất thải từ các tấm pin silicon. Đó là lý do tại sao các tấm pin mặt trời cũ lại nằm trong bãi rác. Những ngọn núi rác thải điện tử khổng lồ mà bạn không thể làm gì được", Xun Xiao, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Vật lý, Hóa học và Sinh học (IFM) thuộc Đại học Linköping (LiU), cho biết.
Feng Gao, giáo sư quang điện tử tại cùng khoa, nói thêm, "Chúng ta cần cân nhắc đến việc tái chế khi phát triển các công nghệ pin mặt trời mới nổi. Nếu chúng ta không biết cách tái chế chúng, có lẽ chúng ta không nên đưa chúng ra thị trường".
Một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho pin mặt trời thế hệ tiếp theo liên quan đến perovskite. Chúng không chỉ tương đối rẻ và dễ sản xuất mà còn nhẹ, linh hoạt và trong suốt. Nhờ những đặc tính này, pin mặt trời perovskite có thể được đặt trên nhiều bề mặt khác nhau, thậm chí trên cửa sổ. Ngoài ra, chúng có thể chuyển đổi tới 25% năng lượng mặt trời thành điện, có thể so sánh với các tế bào quang điện silicon ngày nay.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping đã phát triển một phương pháp tái chế tất cả các bộ phận của tế bào quang điện perovskite nhiều lần mà không cần dung môi gây hại cho môi trường. Nguồn: Thor Balkhed
"Có nhiều công ty muốn đưa tế bào quang điện perovskite ra thị trường ngay bây giờ, nhưng chúng tôi muốn tránh một bãi chôn lấp khác. Trong dự án này, chúng tôi đã phát triển một phương pháp mà tất cả các bộ phận có thể được tái sử dụng trong một tế bào quang điện perovskite mới mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của tế bào mới", Niansheng Xu, tiến sĩ sau tiến sĩ tại LiU cho biết.
Tuy nhiên, do tế bào quang điện perovskite hiện có tuổi thọ ngắn hơn tế bào quang điện silicon, nên điều quan trọng là quá trình tái chế tế bào quang điện perovskite phải hiệu quả và thân thiện với môi trường. Tế bào quang điện perovskite cũng chứa một lượng nhỏ chì cần thiết để có hiệu suất cao, nhưng điều này cũng đặt ra yêu cầu lớn đối với quy trình tái chế đang hoạt động.
Ngoài ra, còn có các yêu cầu pháp lý ở nhiều nơi trên thế giới đối với các nhà sản xuất để thu gom và tái chế các tế bào quang điện hết vòng đời theo cách bền vững.
Đã có các phương pháp để tháo dỡ các tế bào quang điện perovskite. Phương pháp này chủ yếu liên quan đến việc sử dụng một chất gọi là dimethylformamide, một thành phần phổ biến trong dung môi sơn. Chất này độc hại, gây nguy hiểm cho môi trường và có khả năng gây ung thư.
Những gì các nhà nghiên cứu Linköping đã làm hiện nay là phát triển một công nghệ mà nước có thể được sử dụng làm dung môi để tháo dỡ các tế bào quang điện perovskite bị phân hủy. Và quan trọng hơn, các tế bào quang điện perovskite chất lượng cao có thể được tái chế từ dung dịch nước.
"Chúng tôi có thể tái chế mọi thứ—bao gồm kính, điện cực, lớp perovskite và cả lớp truyền điện tích", Xun Xiao cho biết.
Bước tiếp theo đối với các nhà nghiên cứu là phát triển phương pháp để sử dụng trên quy mô lớn hơn trong một quy trình công nghiệp. Về lâu dài, họ tin rằng các tế bào quang điện perovskite có thể đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng khi cơ sở hạ tầng và chuỗi cung ứng xung quanh được thiết lập.
