Mục đích trong nghiên cứu nhằm xác định các đặc điểm của “tế bào quang điện lý tưởng có thể tái chế”. Họ phát hiện rằng khả năng tái chế của các thiết bị năng lượng mặt trời thường mâu thuẫn với các tiêu chí truyền thống như hiệu suất, độ ổn định và chi phí.
Nhiều hãng sản xuất đang nỗ lực cải thiện hiệu suất của pin mặt trời.
Tác giả chính của nghiên cứu, Ian Marius Peters, cho biết: “Chúng tôi muốn khám phá cách mà thiết kế của pin mặt trời sẽ thay đổi nếu khả năng tái chế được xem xét ngay từ đầu”.
Peters nhấn mạnh rằng khi tìm kiếm vật liệu chế tạo pin mặt trời, các yếu tố như khả năng hấp thụ, tuổi thọ của hạt mang điện và độ linh động là rất quan trọng. Nhưng khi tiến tới sản xuất hàng loạt, các yếu tố khác liên quan đến chi phí và tính bền vững cũng cần được xem xét.
Được công bố trên tạp chí Nature Reviews Chemistry, nghiên cứu chỉ ra rằng khả năng tái chế của tế bào quang điện phụ thuộc vào hóa học và vật lý, với ba thông số chính: cường độ liên kết nội lớp, liên kết giữa các lớp và độ tương phản liên kết giữa các lớp liền kề. Một yếu tố quan trọng khác là “entropy khóa chặt” phản ánh mức độ pha trộn cấu trúc và thành phần trong quá trình chế tạo.
Nhưng các chuyên gia cho rằng điều này có thể làm hại cho khả năng tái chế pin mặt trời sau này.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng các thông số này có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau và sự đánh đổi giữa chúng là không thể tránh khỏi. Ví dụ, độ tương phản liên kết mạnh giữa các lớp có thể giúp tách biệt chúng dễ dàng hơn, nhưng lại có thể làm giảm tuổi thọ của hạt mang điện.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng việc tập trung vào hiệu suất cao có thể dẫn đến xung đột lớn về cấu trúc với khả năng tái chế. Các thiết bị quang điện hiệu quả nhất thường có kiến trúc phức tạp, khiến cho việc tháo rời và tái chế trở nên khó khăn hơn. Họ kết luận rằng khả năng tái chế không chỉ bị giới hạn bởi entropy mà còn bởi bản chất của liên kết và cấu trúc của các thành phần.
