Một kỹ thuật chế tạo mới giúp tăng cường đáng kể triển vọng thương mại hóa pin mặt trời perovskite thông qua việc cải thiện độ ổn định, độ tin cậy, hiệu quả và khả năng chi trả đang được triển khai tại Đại học Thành phố Hồng Kông (CityUHK).
Giáo sư Zhu Zonglong (trái) và Tiến sĩ Gao Danpeng của Đại học Thành phố Hong Kong đang cầm trên tay những tấm pin mặt trời sáng tạo của họ. Tín dụng: Đại học Thành phố Hong Kong
Được công bố trên tạp chí Science, nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng vì cấu trúc thiết bị đơn giản mà nhóm CityUHK xây dựng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất công nghiệp trong tương lai và tăng cường sự tin tưởng vào việc thương mại hóa pin mặt trời perovskite.
Giáo sư Zhu Zonglong thuộc Khoa Hóa học giải thích rằng: "Những cải tiến về độ ổn định và đơn giản hóa quy trình sản xuất pin mặt trời perovskite là bước tiến đáng kể trong việc giúp năng lượng mặt trời dễ tiếp cận và giá cả phải chăng hơn", đồng thời giải thích rằng khoáng chất perovskite được sử dụng rộng rãi để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện một cách hiệu quả.
Hai cải tiến
Nói chung, nhóm CityUHK đang nghiên cứu một loại pin mặt trời mới có thể biến ánh sáng mặt trời thành điện hiệu quả hơn và bền hơn so với các loại pin mặt trời hiện tại.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển hai cải tiến để tạo ra cấu trúc của pin mặt trời. Cải tiến đầu tiên là tích hợp vật liệu chọn lọc lỗ và lớp perovskite, giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất.
Thứ hai là tính ổn định hoạt động của thiết bị được cải thiện đáng kể nhờ sử dụng lớp vận chuyển điện tử vô cơ, thiếc oxit, có tính ổn định nhiệt tuyệt vời, để thay thế các vật liệu hữu cơ truyền thống như fullerene và BCP.
Tiến sĩ Gao Danpeng, đồng tác giả của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại CityUHK, cho biết: "Cấu trúc thiết bị được báo cáo trong nghiên cứu này thể hiện kiến trúc đơn giản nhất trong lĩnh vực pin mặt trời perovskite hiện nay, mang lại những lợi thế đáng kể cho quá trình công nghiệp hóa".
Cụ thể, Tiến sĩ Gao giải thích rằng giải pháp này không yêu cầu lớp chuyển hữu cơ truyền thống, giúp giảm chi phí vật liệu trong quá trình sản xuất đồng thời đơn giản hóa đáng kể các bước sản xuất.
Hiệu quả chi phí và bền vững
Nghiên cứu đã đưa ra một số dữ liệu đầy hứa hẹn. Theo Giáo sư Zhu, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng vượt quá 25% bằng cách tối ưu hóa các khuyết tật khuyết oxy trong lớp oxit thiếc trong khi vẫn duy trì hiệu suất trên 95% sau 2.000 giờ hoạt động liên tục trong điều kiện thử nghiệm nghiêm ngặt.
Hiệu suất này vượt qua độ ổn định của pin mặt trời perovskite truyền thống, đáp ứng một số tiêu chuẩn của ngành về tuổi thọ. Kết quả mở đường cho các pin mặt trời đáng tin cậy và hiệu quả hơn, đơn giản hóa quy trình sản xuất và giúp sản xuất pin mặt trời ở quy mô lớn tiết kiệm chi phí hơn.
Các nhà nghiên cứu về khoa học vật liệu, công nghệ năng lượng tái tạo và các công ty sản xuất pin mặt trời có thể quan tâm đến nghiên cứu này vì nó có thể cách mạng hóa sản xuất và tính ổn định lâu dài của pin mặt trời perovskite. Ngoài ra, người tiêu dùng năng lượng và các tổ chức môi trường sẽ thấy được lợi ích của pin mặt trời hiệu quả hơn, bền hơn và dễ sản xuất hơn.
Không chỉ vậy, các nhà hoạch định chính sách tập trung vào bảo vệ môi trường sẽ thấy nghiên cứu này đáng chú ý vì nó thúc đẩy ứng dụng rộng rãi hơn năng lượng tái tạo, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và bảo vệ môi trường và khí hậu.
Mở rộng quy mô
Nhóm CityUHK cho biết sự phát triển trong nghiên cứu pin mặt trời này có thể tác động sâu sắc đến thị trường năng lượng toàn cầu và giúp đẩy nhanh quá trình chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo, trong khi giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc áp dụng cấu trúc cải tiến này cho các mô-đun năng lượng mặt trời perovskite lớn hơn, hướng tới mục tiêu nâng cao hiệu quả và khả năng mở rộng của công nghệ này.
Nghiên cứu này được thực hiện với sự hợp tác của các nhóm từ Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia và Đại học Hoàng gia London, nhấn mạnh nỗ lực toàn cầu nhằm phát triển các giải pháp năng lượng bền vững.
Giáo sư Zhu cho biết thêm: "Với tiềm năng được triển khai trong các hệ thống năng lượng mặt trời trong vòng 5 năm tới, nghiên cứu này là bước quan trọng hướng tới mục tiêu sản xuất năng lượng bền vững và thân thiện hơn với môi trường trên toàn cầu".
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
