Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano Iberia Quốc tế (INL) vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực năng lượng mặt trời với việc phát triển một loại pin mặt trời siêu mỏng mới. Sản phẩm này không chỉ tăng cường hiệu suất mà còn mang lại tính linh hoạt cao, mở ra cơ hội cho các ứng dụng năng lượng mặt trời nhẹ trong tương lai.
Hình ảnh một nhà nghiên cứu đang cầm pin mặt trời mới - Nguồn: INL
Theo nhóm nghiên cứu, pin mặt trời siêu mỏng có ưu điểm về yêu cầu vật liệu thấp, chi phí sản xuất và thời gian chế tạo ngắn. Tuy nhiên, một thách thức lớn là khi lớp hấp thụ ánh sáng quá mỏng, lượng ánh sáng mặt trời bị giữ lại và chuyển đổi thành điện năng sẽ giảm, điều này dẫn đến hiện tượng “rò rỉ” năng lượng ra phía sau, làm giảm hiệu suất của pin.
Để khắc phục vấn đề này, nhóm INL đã hợp tác với Đại học Uppsala (Thụy Điển), do Pedro Salomé dẫn đầu, đã thiết kế một loại “gương cấu trúc nano” cho mặt sau của pin mặt trời. Họ đã sử dụng một lớp vàng rất mỏng có hoa văn, được phủ bằng nhôm oxit. Cấu trúc này hoạt động như một tấm gương, phản xạ ánh sáng trở lại tế bào quang điện để có thể được hấp thụ lần thứ hai.
Ngoài ra, lớp phủ oxit nhôm còn giúp giảm tổn thất điện ở bề mặt phía sau giúp ngăn chặn hiện tượng các electron kết hợp lại và lãng phí năng lượng. Thay vì sử dụng phương pháp sản xuất phức tạp và tốn kém, nhóm INL đã áp dụng kỹ thuật “in thạch bản nano” một bước giúp quá trình sản xuất trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn cho quy mô công nghiệp.
Những khó chịu với tấm pin mặt trời hiện nay sẽ sớm được giải quyết.
Trong các thử nghiệm với tế bào quang điện ACIGS (Ag,Cu)(In,Ga)Se₂ siêu mỏng, nhóm nghiên cứu ghi nhận hiệu suất tăng khoảng 1,5%, chủ yếu nhờ vào khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn. Họ cũng phát hiện rằng pin hoạt động hiệu quả nhất khi được sản xuất ở nhiệt độ 450°C, cho phép ngăn chặn sự khuếch tán của các nguyên tử vàng, một vấn đề thường gặp ảnh hưởng đến hiệu suất.
Theo nhóm INL, thiết kế mới này giải quyết 2 thách thức chính: quản lý ánh sáng và giảm tổn thất năng lượng. Sự kết hợp này giúp pin mặt trời siêu mỏng trở nên khả thi hơn trong các ứng dụng thực tế, như lắp đặt trên xe cộ, tòa nhà hoặc thiết bị di động.
Nghiên cứu của INL đã tìm ra một phương pháp hiệu quả và tiết kiệm để cải thiện hiệu suất của pin mặt trời siêu mỏng và mở ra triển vọng mới cho công nghệ năng lượng tái tạo. Điều này không chỉ tăng hiệu suất của pin mặt trời mà còn mở đường cho các tấm pin mặt trời linh hoạt và hiệu suất cao.
