Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc (KIER) vừa đạt bước tiến mới trong công nghệ pin mặt trời thế hệ mới.

Pin tandem perovskite/CIGS do nhóm phát triển đạt hiệu suất 27% trong phòng thí nghiệm và hiệu suất được chứng nhận chính thức là 26,7%. Kết quả được Viện Fraunhofer về Hệ thống Năng lượng Mặt trời của Đức chứng nhận.

Thành tích này cũng được đưa vào bảng xếp hạng hiệu suất pin mặt trời nghiên cứu tốt nhất của Phòng thí nghiệm Quốc gia Rockies, Mỹ.

Với mức 26,7%, KIER đã vượt kỷ lục 26,3% do nhóm nghiên cứu của Đại học Quốc gia Seoul và Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) thiết lập một năm trước.

Pin tandem được phát triển nhằm vượt qua giới hạn hiệu suất của pin mặt trời silicon truyền thống. Công nghệ của KIER xếp một lớp perovskite lên trên lớp đồng indium gallium selenide (CIGS).

Hai vật liệu hấp thụ những phần khác nhau của ánh sáng mặt trời. Lớp perovskite phía trên hấp thụ ánh sáng xanh lam và tia cực tím có năng lượng cao. Trong khi đó, những bước sóng dài hơn đi xuống lớp CIGS và tiếp tục được hấp thụ. Cấu trúc này giúp tận dụng ánh sáng hiệu quả hơn mà vẫn duy trì thiết kế mỏng và nhẹ.

Thách thức nằm ở việc kết hợp hai lớp vật liệu mà không làm hư hại chúng hoặc gây thất thoát ánh sáng. Nhóm KIER đã phát triển một lớp bảo vệ tại bề mặt tiếp xúc và thiết kế lại điện cực trong suốt phía trên. Giải pháp giúp giảm tổn thất điện và hạn chế ánh sáng bị hấp thụ không cần thiết.

Trưởng nhóm nghiên cứu Inyoung Jeong cho biết kết quả cho thấy hiệu suất và độ ổn định của pin có thể cùng được cải thiện khi giảm tổn thất tại bề mặt tiếp xúc và tổn thất quang học.

Kỷ lục 26,7% được thiết lập trên pin nghiên cứu có diện tích nhỏ hơn 1 cm². Trước đó, Trung tâm Helmholtz Berlin và Đại học Humboldt của Đức đạt hiệu suất 25,5% với pin tandem perovskite/CIGS có diện tích hoạt động lớn hơn 1 cm².

Nhờ cấu trúc màng mỏng, nhẹ và linh hoạt, loại pin này có thể được tích hợp vào các tòa nhà và phương tiện. Công nghệ cũng được đánh giá phù hợp với những ứng dụng bị giới hạn về trọng lượng và diện tích ngoài không gian, trong đó có vệ tinh nhỏ và trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo.

KIER hiện hợp tác với các doanh nghiệp để đưa công nghệ từ những mẫu pin nhỏ trong phòng thí nghiệm lên các mô-đun thương mại kích thước lớn.

Theo IE