Nhóm nghiên cứu do Đại học Đông Nam và Đại học Tô Châu của Trung Quốc dẫn đầu vừa công bố một bước tiến trong công nghệ pin mặt trời perovskite dẻo. Sáng chế giúp giải quyết một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc sản xuất loại pin này trên quy mô lớn.
Khác với những tấm pin mặt trời thông thường có cấu trúc cứng, pin perovskite dẻo có thể uốn cong để phù hợp với nhiều bề mặt, chẳng hạn như mái ô tô hoặc ba lô. Tuy nhiên, việc sản xuất loại pin này gặp khó khăn do các lớp vật liệu dễ tương tác với nhau trong quá trình chế tạo, làm giảm hiệu suất và tuổi thọ sản phẩm.
Cụ thể, để tạo ra pin mặt trời dẻo, các nhà khoa học cần phủ đồng thời hai lớp vật liệu lên một bề mặt có thể uốn cong. Vấn đề nằm ở chỗ các thành phần của hai lớp này có xu hướng liên kết với nhau quá sớm, thay vì hình thành đúng vị trí. Điều đó khiến lớp phủ không đồng đều, xuất hiện nhiều khuyết tật và dễ xuống cấp khi hoạt động trong môi trường nhiệt độ, độ ẩm cao.
Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã bổ sung một loại phân tử đặc biệt vào dung dịch chế tạo pin. Phân tử này đóng vai trò ngăn các thành phần vật liệu tương tác không mong muốn, giúp chúng hình thành những lớp riêng biệt và ổn định hơn.
Kết quả thử nghiệm cho thấy các tế bào pin mặt trời dẻo kích thước nhỏ đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 26,86%.
Khi mở rộng kích thước, các tấm pin vẫn duy trì hiệu suất đáng chú ý. Cụ thể, tấm pin kích thước 5 × 5 cm đạt hiệu suất 22,31%, loại 10 × 10 cm đạt 20,63%, còn tấm pin lớn 30 × 30 cm đạt 20,15%. Theo nhóm nghiên cứu, đây đều là những kết quả kỷ lục đối với các kích thước tương ứng.
Không chỉ cải thiện khả năng tạo điện, công nghệ mới còn giúp tăng độ bền của pin. Trong một thử nghiệm, tấm pin dẻo có diện tích 25 cm², với hiệu suất ban đầu 22%, vẫn duy trì được 92,5% hiệu suất sau 1.044 giờ hoạt động ở nhiệt độ 85°C và độ ẩm tương đối 65%.
Các tấm pin cũng vượt qua những bài kiểm tra thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt và đáp ứng bộ tiêu chuẩn độ ổn định quốc tế IEC 63163.
Theo nhóm nghiên cứu, việc đáp ứng tiêu chuẩn này tạo nền tảng quan trọng để đưa pin mặt trời perovskite dẻo từ phòng thí nghiệm đến sản xuất công nghiệp.
Trong thời gian tới, các nhà khoa học sẽ tiếp tục hoàn thiện vật liệu, kết hợp nhiều lớp pin để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng và phát triển quy trình sản xuất liên tục trên các cuộn vật liệu dẻo.
Nếu được thương mại hóa thành công, công nghệ này có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của năng lượng mặt trời, đặc biệt tại những vị trí cần vật liệu nhẹ, linh hoạt và khó lắp đặt các tấm pin cứng truyền thống.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Science.
Theo IE
