Bước đột phá trong công nghệ pin Mặt Trời

Theo phóng viên TTXVN tại Bắc Kinh, nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) vừa phát triển thành công loại pin Mặt Trời xếp chồng perovskite - hữu cơ có hiệu suất chuyển đổi quang điện ổn định đạt 28,04%, thiết lập kỷ lục thế giới mới đối với dòng pin này và mở ra triển vọng thúc đẩy ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng sạch.

Trung Quốc đang nổi lên như một cường quốc nghiên cứu về pin mặt trời perovskite. Ảnh: AFP/TTXVN

Kết quả nghiên cứu này của nhóm nhà khoa học, do Viện sĩ Lý Vĩnh Phảng (Li Yongfang) và nhà nghiên cứu Mạnh Lỗi (Meng Lei) dẫn đầu, đã được công bố trực tuyến trên tạp chí khoa học quốc tế Nature ngày 13/7. Để đạt được kết quả trên, nhóm nghiên cứu đã đề xuất chiến lược điều khiển mới mang tên “điều chỉnh toàn giai đoạn”, thông qua việc bổ sung một phân tử có khả năng chuyển đổi dưới tác động của ánh sáng.

Giải pháp này giúp cải thiện cấu trúc vật liệu perovskite trong quá trình chế tạo cũng như duy trì tính ổn định trong quá trình vận hành, qua đó nâng hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của loại pin này.

Theo kết quả thử nghiệm, mẫu pin đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện tối đa 28,8%, trong khi hiệu suất ổn định được bên thứ ba chứng nhận đạt 28,04%, vượt kỷ lục thế giới trước đó đối với pin Mặt Trời perovskite - hữu cơ. Bên cạnh hiệu suất cao, thiết bị trên cũng cho thấy độ bền đáng kể khi vẫn duy trì khoảng 90% hiệu suất ban đầu sau 625 giờ hoạt động liên tục dưới điều kiện chiếu sáng, khắc phục một trong những hạn chế lớn nhất của vật liệu perovskite là suy giảm hiệu suất trong quá trình sử dụng.

Pin Mặt Trời perovskite - hữu cơ được đánh giá là một trong những hướng phát triển quan trọng của công nghệ quang điện thế hệ mới. So với pin silicon truyền thống, loại pin này có ưu điểm về trọng lượng nhẹ, độ dẻo cao, có thể sản xuất trên diện tích lớn bằng các quy trình in liên tục, phù hợp với nhiều ứng dụng như tích hợp vào công trình xây dựng, thiết bị điện tử đeo người, nguồn điện di động, thiết bị bay không người lái và các phương tiện hàng không vũ trụ.

Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ xếp chồng giữa lớp pin perovskite và lớp pin hữu cơ cho phép hấp thụ hiệu quả hơn các dải bước sóng khác nhau của ánh sáng Mặt Trời, qua đó vượt qua giới hạn hiệu suất của pin đơn lớp và tạo hiệu ứng cộng hưởng giữa hai loại vật liệu. Viện sĩ Lý Vĩnh Phảng cho rằng kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng và phát triển bền vững mà còn mở rộng triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi nguồn điện nhẹ và hiệu suất cao như giao thông, kiến trúc xanh, thiết bị thông minh và đặc biệt là các hệ thống năng lượng phục vụ vệ tinh cũng như các sứ mệnh thám hiểm không gian.

Thành tựu trên được đánh giá là bước tiến quan trọng trong quá trình thương mại hóa pin Mặt Trời thế hệ mới, khi đồng thời giải quyết 2 vấn đề lớn là nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng và cải thiện độ ổn định của thiết bị. Điều này cũng phản ánh nỗ lực của Trung Quốc trong việc đẩy mạnh đổi mới sáng tạo ở các lĩnh vực công nghệ xanh và năng lượng tái tạo, phục vụ mục tiêu chuyển đổi năng lượng và phát triển chất lượng cao.