Cấu trúc pin mặt trời song song perovskite-silicon hiệu suất cao vượt ngưỡng 30%

03/09/2023 10:57

VietTimes – Trong hai nghiên cứu riêng biệt, các nhà khoa học đã giới thiệu những phương pháp mới, cho phép chế tạo tấm pin mặt trời song song perovskite-silicon với hiệu suất chuyển đổi năng lượng vượt quá 30%.

Pin mặt trời song song perovskite-silicon chứng minh ý tưởng công nghệ đạt hiệu suất 31,2%. Ảnh Scitech Daily

Pin mặt trời silicon, đại diện cho công nghệ quang điện (PV) phổ biến nhất hiện nay đang nhanh chóng đạt đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng tối đa (PCE), theo lý thuyết là 29%.

Một phương pháp tăng hiệu suất của pin mặt trời là tối ưu hóa dải quang phổ ánh sáng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng. Phương pháp này có thể được thực hiện bằng biện pháp xếp chồng 2 hoặc nhiều lớp vật liệu quang hoạt liên kết với nhau thành một thiết bị đơn, tăng cường hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời. Giải pháp kết hợp các tấm pin mặt trời perovskite và silicon thành một thiết bị song song có khả năng mang đến một hướng phát triển đầy hứa hẹn có được những tấm pin mặt trời hiệu suất cao.

Trong 2 nghiên cứu hoàn toàn độc lập, các nhà khoa học đã giới thiệu các phương án khác nhau cùng phát triển pin mặt trời song song perovskite-silicon với PCE vượt quá 30%.

GS-TS Stefaan De Wolf và GS-TS Erkan Aydin, Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu tại Trường Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah viết trong trong một bài báo khoa học về phát minh này: “Kết quả nghiên cứu vượt qua ngưỡng theo lý thuyết này mang lại một khả năng đáng tin cậy, những tấm quang điện hiệu suất cao, chi phí thấp trong tương lai gần có thể được đưa ra thị trường”.

Trong một nghiên cứu, Xin Yu Chin, nghiên cứu sinh TS thuộc Viện Công nghệ Năng lượng Đại học Công nghệ Nanyang Singapore và các đồng nghiệp quốc tế chứng minh rằng, sự lắng đọng đồng đều của tế bào trên cùng bằng vật liệu perovskite cùng trên tế bào đáy silicon, có hình kim tự tháp micromet, (cấu hình tiêu chuẩn công nghiệp) có thể tạo điều kiện hình thành dòng quang điện cao trong pin mặt trời song song.

Nghiên cứu sinh TS Chin và các đồng nghiệp quốc tế đã chứng minh rằng, sử dụng các chất phụ gia axit photphonic trong quá trình xử lý tế bào không chỉ tăng cường quá trình kết tinh perovskite mà còn giúp giảm bớt tổn thất tái hợp electron với lỗ hổng của vật liệu tế bào pin. Trong một thử nghiệm chứng minh khái niệm, các nhà khoa học đã chế tạo một thiết bị pin mặt trời có diện tích hoạt động là 1,17 cm2, đạt PCE được xác nhận là 31,2%.

Thực hiện một phương thức tiếp cận khác, PGS, nghiên cứu sinh TS Silvia Mariotti thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa và cùng các đồng nghiệp quốc tế đã phát hiện được, sử dụng chất lỏng ion (hợp chất hữu cơ ion âm - piperazinium iodide) được tối ưu hóa sự liên kết dải quang phổ nhằm tăng chiết điện tích trên bề mặt tiếp xúc của vật liệu perovskite (hợp chất hữu cơ trihalide) và lớp vận chuyển điện tử bằng phương pháp tạo ra một lưỡng cực dương. Sử dụng sửa đổi này, PGS, nghiên cứu sinh sau TS Mariotti đã phát triển pin mặt trời song song perovskite-silicon thể hiện điện áp mạch hở lên tới 2,0 volt và PCE được xác nhận lên tới 32,5%.

Theo Scitech Daily

SciTech Daily