Một nhóm nghiên cứu do các chuyên gia tại Đại học Sydney của Australia dẫn đầu vừa lập kỷ lục thế giới mới trong công nghệ năng lượng Mặt Trời sau khi chế tạo thành công tế bào quang điện 3 lớp tiếp giáp lớn nhất và hiệu quả nhất từng được công bố. Đây được xem là một bước tiến then chốt nhằm ổn định công nghệ năng lượng tái tạo thế hệ tiếp theo.
Trong thông báo ngày 7/10, Đại học Sydney cho biết tế bào pin có diện tích 16cm2 đạt hiệu suất chuyển đổi điện năng ổn định được chứng nhận độc lập là 23,3%. Đây là mức cao nhất từng được báo cáo cho một thiết bị pin Mặt Trời có diện tích lớn tương tự.
Ở quy mô nhỏ hơn, tế bào pin có diện tích 1cm2 đạt hiệu suất 27,06%, đồng thời thiết lập tiêu chuẩn mới về độ ổn định nhiệt. Thiết bị này đã vượt qua bài kiểm tra Chu kỳ nhiệt (Thermal Cycling) của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) với mức suy giảm hiệu suất tối thiểu.
Thông báo cũng cho biết tế bào pin giữ được 95% hiệu suất sau hơn 400 giờ hoạt động liên tục dưới ánh sáng trong bài kiểm tra phơi các thiết bị với 200 chu kỳ dao động nhiệt độ khắc nghiệt (từ -40 độ C đến 85 độ C).
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology, cho thấy có sự kết hợp giữa hiệu suất cao và độ bền, yếu tố quan trọng để vượt qua rào cản trong việc phát triển công nghệ pin Mặt Trời tandem perovskite. Các nhà nghiên cứu giải thích pin Mặt Trời 3 lớp sử dụng 3 chất bán dẫn liên kết với nhau, mỗi chất hấp thụ một phần khác nhau của quang phổ Mặt Trời nhằm tối đa hóa việc chuyển đổi năng lượng Mặt Trời thành điện năng.
Giáo sư Anita Ho-Baillie thuộc Viện Nano và Trường Vật lý Đại học Sydney, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết thành tựu mới nhất này có được là nhờ tái cấu trúc hóa học vật liệu perovskite và thiết kế tế bào 3 lớp nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng phục hồi của pin Mặt Trời. Cụ thể, các nhà khoa học đã thay thế methylammonium kém ổn định bằng rubidium để tạo ra mạng tinh thể perovskite ít bị lỗi và ít suy thoái hơn. Ngoài ra, họ cũng thay thế lithium fluoride kém ổn định bằng piperazinium dichloride trong việc xử lý bề mặt pin.
Đáng chú ý, để kết nối 2 lớp perovskite, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các nano vàng. Thông qua việc sử dụng kính hiển vi điện tử tiên tiến, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng vàng tồn tại dưới dạng hạt nano chứ không phải là lớp màng liên kết như nhiều người nghĩ. Nhóm đã sử dụng kiến thức này để điều chỉnh lớp phủ hạt nano vàng nhằm tối đa hóa dòng điện tích và khả năng hấp thụ ánh sáng của pin.
