Nhà khoa học Việt đóng góp tăng hiệu suất pin mặt trời

TS Nguyễn Trọng Hiếu cùng các nhà khoa học Đại học Quốc Gia Australia tìm ra phương pháp để pin chuyển ánh sáng mặt trời thành điện cao hơn, đạt 21,6%.

Hạn chế này đã được TS Hiếu (33 tuổi) cùng các nhà khoa học khắc phục. TS Hiếu chia sẻ, điểm mẫu chốt để tăng hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng của pin là phải nâng cao chất lượng thành phần vật liệu, giúp chúng liên kết với nhau và nhận ánh sáng mặt trời nhiều hơn. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cải thiện vật liệu perovskite bằng cách phủ một lớp màng polymer PMMA-PCBM mỏng và trong suốt.Trong pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite (một loại khoáng sản) để thay thế silicon, giúp giá rẻ hơn, dễ xử lý về mặt công nghệ, tuy nhiên hiệu suất chuyển đổi điện năng thấp. Ví dụ cùng một kích thước của vật liệu là 1m2, hiệu suất của vật liệu perovskite chỉ đạt dưới 20%, silicon thì trên 26%.

Màng polymer này giúp bồi lấp ranh giới giữa các tinh thể trong vật liệu perovskite, bởi giữa chúng chứa nhiều vùng khiếm khuyết khiến các hạt điện tích di chuyển vào vùng này có thể bị biến mất và không thể thu được điện. Dù độ bền tốt nhưng polymer dẫn kém, vì vậy để cải thiện đặc điểm này, TS Hiếu và cộng sự chế tạo các thanh trụ nano, đặt xuyên qua màng polymer để các hạt điện tích dễ dàng đi qua. Kết quả, hiệu suất chuyển đổi của pin đạt 21,6%. "Diện tích pin perovskite (lớn hơn 1 cm2) đạt hiệu suất trên 20%, chỉ một vài nhóm nghiên cứu trên thế giới đạt được", anh cho biết.

"Hiệu suất tăng 1% có vẻ nhỏ nhưng kéo theo một chuỗi giá trị khác từ nguyên vật liệu, vận chuyển, đến diện tích đất/mái nhà để lắp đặt pin giảm", anh nói. Giả sử nếu hiệu suất trung bình của các tấm pin silicon trên thị trường hiện nay tăng từ 20% lên 21%, ngành công nghiệp này tiết kiệm được hơn 2 tỷ USD mỗi năm toàn cầu.

TS Hiếu cho biết, mỗi điện tích phát ra ánh sáng ở một bước sóng khác nhau và được chụp lại bằng máy ảnh quang học (luminescence imaging). Dựa vào cường độ và bước sóng này, nhóm có thể tính được thời gian và số lượng hạt điện tích tồn tại trong vật liệu (khoảng vài nano đến vài trăm nano giây), đồng thời phát hiện những vùng lỗi bên trong pin.

Bước đầu tối ưu vật liệu và cấu trúc pin, nhóm dự định nghiên cứu các phương pháp mới nhằm tăng cường tính ổn định và đồng nhất của pin với diện tích, để có thể sớm đưa ra sản phẩm thực tế. TS Hiếu được Cơ quan Năng lượng Tái tạo Australia cấp kinh phí 750 nghìn USD (17.2 tỷ VND) để phát triển nghiên cứu dụng cụ đo lường cho các pin mặt trời thế hệ mới này.

Theo Dân trí