Các nhà khoa học vật liệu tại Trường Kỹ thuật Samueli thuộc Trường Đại học California, Los Angeles (UCLA) đã chế tạo được loại pin mặt trời màng mỏng có hiệu quả cao với khả năng sản sinh nhiều năng lượng từ ánh nắng mặt trời hơn là các tấm pin mặt trời thông thường nhờ có thiết kế hai lớp. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Science.

Hệ thống này được tạo ra bằng cách phun một lớp perovskite mỏng, hợp chất chì và iốt rẻ tiền đã được chứng minh rất hiệu quả trong việc thu năng lượng từ ánh nắng mặt trời, lên trên pin mặt trời thương mại. Pin mặt trời tạo thành lớp dưới của hệ thống được tạo thành từ hợp chất đồng, indium, gallium và selenide hoặc CIGS.

Pin mới chuyển đổi 22,4% năng lượng từ ánh nắng mặt trời, lập kỷ lục về hiệu suất chuyển đổi năng lượng cho pin mặt trời perovskite-CIGS được nối song song. Hiệu suất đã được xác nhận trong các thử nghiệm độc lập tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. (Kỷ lục trước đó được thiết lập vào năm 2015 bởi một nhóm nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu Thomas J. Watson thuộc Tập đoàn máy tính IBM, là 10,9%). Hiệu suất của loại pin mới tương tự như các loại pin mặt trời poly-silic hiện đang thống trị trên thị trường quang điện.

Yang Yang, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: Với thiết kế pin mặt trời song song, chúng tôi đang khai thác năng lượng từ hai phần khác nhau của quang phổ mặt trời trên cùng một khu vực của thiết bị. Điều này làm tăng năng lượng sản sinh từ ánh nắng mặt trời nhiều hơn so với chỉ riêng lớp CIGS. Kỹ thuật phun lớp perovskite có thể được kết hợp dễ dàng và với chi phí thấp vào các quy trình sản xuất pin mặt trời hiện có.

Lớp nền CIGS của pin mặt trời dày khoảng 2 micron (hoặc hai phần nghìn milimet), hấp thụ ánh nắng mặt trời và tạo ra năng lượng với hiệu suất đạt 18,7%, nhưng khi thêm một lớp perovskite dày 1 micron thì hiệu suất sẽ được cải thiện giống như cách gắn thêm bộ tăng áp vào động cơ ô tô để tăng hiệu quả hoạt động của xe. Hai lớp được nối với nhau bằng một giao diện cỡ nano do các nhà nghiên cứu tại UCLA thiết kế; giao diện làm tăng điện áp cho thiết bị, làm tăng sản lượng điện cung cấp. Và toàn bộ khối lắp ráp được đặt trên bề mặt thủy tinh dày khoảng 2 mm.

Yang cho rằng công nghệ của nhóm đã tăng gần 20% hiệu suất của pin mặt trời CIGS so với hiệu suất ban đầu. Điều đó có nghĩa là giảm 20% chi phí năng lượng. Các thiết bị sử dụng thiết kế hai lớp cuối cùng có thể đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở mức 30%. Đây sẽ là mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên cứu.

Nguồn: NASATI