Một đội ngũ các nhà khoa học thuộc Viện Hóa học của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc vừa tạo ra bước tiến lớn trong việc phát triển pin mặt trời song song perovskite hữu cơ thế hệ mới. Theo báo cáo, loại pin mặt trời này đã chính thức đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở trạng thái ổn định ở mức kỷ lục là 28,04%. Thành tựu này mở ra một chương mới cho ngành năng lượng sạch nhờ độ bền bỉ rất cao, giúp pin duy trì được 90% hiệu suất ban đầu ngay cả sau 625 giờ hoạt động chiếu sáng liên tục.
Thiết kế đa lớp và chất phụ gia TDB
Khác với các tấm pin mặt trời silicon tiêu chuẩn có đặc tính nặng và tốn kém chi phí sản xuất, công nghệ mới sử dụng thiết kế đa lớp xếp chồng lên nhau như chiếc bánh kẹp. Mỗi lớp vật liệu được tối ưu hóa để hấp thụ một bước sóng riêng biệt của phổ quang phổ mặt trời, giúp nâng cao hiệu suất thu hoạch ánh sáng. Nhằm giải quyết tình trạng mất ổn định cấu trúc do hàm lượng brom cao gây ra, các nhà nghiên cứu đã đưa vào một chất phụ gia nhạy sáng có tên là TDB. Chất phụ gia TDB hoạt động theo quy trình hai giai đoạn nhằm làm chậm sự kết tủa của brom trong lúc kết tinh, đảm bảo các nguyên tố hóa học được trộn lẫn hoàn toàn và đồng đều.
Cơ chế hoạt động và hiệu suất vượt trội
Khi pin tiếp xúc với ánh sáng, TDB trải qua quá trình biến đổi phân tử để liên kết chặt chẽ với các ranh giới hạt của perovskite, ngăn chặn khiếm khuyết và chặn đứng sự di chuyển ion. Nhờ vậy, pin mặt trời khoảng cách băng thông rộng đơn lớp đạt tỷ lệ chuyển đổi 20,01%, trước khi tích hợp thành pin nguyên khối đạt đỉnh 28,80%. Điểm độc đáo là những viên pin mặt trời màng mỏng này có thể được in trực tiếp lên các tấm nhựa dẻo tương tự như mực nhiệt độ thấp để ứng dụng rộng rãi.
Ứng dụng linh hoạt và triển vọng tương lai
Khả năng thích ứng linh hoạt này mở ra cơ hội biến các cửa sổ tòa nhà chọc trời, quần áo thông minh và dụng cụ leo núi bỏ túi thành các nguồn năng lượng sạch chủ động. Bên cạnh đó, nhờ thiết kế siêu nhẹ sở hữu tỷ lệ công suất trên trọng lượng khổng lồ, công nghệ này còn có thể ứng dụng trong các vệ tinh không gian. Cuộc đua toàn cầu hướng tới thế hệ năng lượng sạch tiếp theo đang chứng kiến những cột mốc lớn khi các nhà khoa học Đức cũng vừa đạt được thành tựu đáng nể. Đội ngũ hợp tác từ Trung tâm Helmholtz Berlin và Đại học Humboldt Berlin đã đạt được tỷ lệ chuyển đổi ánh sáng thành điện là 25,5% bằng một viên pin song song tự chế. Dù ở trên Trái đất hay giữa các vì sao xa xôi, thế hệ năng lượng tiếp theo hứa hẹn sẽ vô cùng linh hoạt, bền bỉ và phát triển nhanh chóng.
