Các nhà nghiên cứu ở Princeton vừa trình diễn một thiết kế
pin mặt trời perovskite mới với tuổi thọ dự kiến 30 năm (Ảnh: Bumper DeJesus,
Trung tâm Năng lượng và Môi trường Andlinger)
Silic đã là vật liệu hiện hữu cho pin mặt trời trong nhiều
thập kỷ nhưng trong khoảng 15 năm trở lại đây, perovskites đã nhanh chóng bắt kịp.
Vật liệu này đang tiện cận hiệu suất của silic nhưng chi phí sản xuất rẻ hơn,
nhẹ hơn và linh hoạt hơn.
Tuy nhiên, vấn đề là perovskites không ổn định lắm và có xu
hướng bị phân hủy khi tiếp xúc với điều kiện thời tiết. Khắc phục vấn đề đó là
trọng tâm của nhiều nghiên cứu trước đây, với các nhà khoa học đang thử nghiệm
thêm các phân tử đa liên kết, chất nhuộm hay chấm lượng tử.
Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu Đại học Princeton đã
giải quyết vấn đề ổn định bằng cách thêm một lớp phủ siêu mỏng giữa lớp
perovskite hấp thụ ánh sáng và lớp mang điện tích. Chỉ dày vài nguyên tử, lớp
phủ này được làm bằng carbon disunfua, chì iốt và clo và được dùng để bảo vệ
thiết bị không bị đốt cháy trong vòng vài tuần.
Các nhóm khác đã bổ sung các lớp 2D để kéo dài tuổi thọ của
các cell pin năng lượng mặt trời perovskite nhưng không tốt bằng lớp mới này.
Theo ước tính của nhóm, pin mặt trời perovskite được phủ bằng lớp phủ này có thể
kéo dài tới 30 năm hoạt động ngoài trời, khiến nó trở thành loại pin đầu tiên
vượt qua ngưỡng thương mại với tuổi thọ 20 năm.
Một loạt cell pin mặt trời perovskite đặt dưới
ánh sáng chói trong buồng tăng tốc lão hóa (Ảnh: Bumper DeJesus, Trung tâm Năng
lượng và Môi trường Andlinger)
Các nhà nghiên cứu tính toán tuổi thọ pin bằng cách sử dụng
một kỹ thuật tăng tốc lão hóa mới mà họ phát triển để kiểm tra độ bền của pin mặt
trời. Các lô pin mặt trời được đặt trong các phòng thí nghiệm, nơi chúng tiếp
xúc với ánh sáng chói và các nhiệt độ khác nhau, từ ngày hè nóng nực 35 °C cho
đến nhiệt độ cực đoan 110 °C. Từ dữ liệu này, nhóm nghiên cứu có thể ngoại suy
thời gian tồn tại là 3 thập kỷ trong điều kiện môi trường tiêu chuẩn.
Nhóm nghiên cứu cho biết không chỉ nghiên cứu cung cấp một
phương pháp mới để sản xuất pin mặt trời perovskite bền hơn mà kỹ thuật tăng tốc
lão hóa còn giúp các nhà khoa học kiểm tra độ bền của tất cả các loại pin mặt
trời.
LH (New Atlas)