Lỗi trên các tấm pin quang điện có thể làm tăng hiệu suất hoạt động

Các nhà khoa học tại Phòng Nghiên cứu Quốc gia về Năng lượng tái tạo (NREL) thuộc Phòng Năng Lượng, Mỹ, hiện đang nghiên cứu một vấn đề tưởng chừng rất vô lý, đó là những lỗi trên các tế bào quang điện silicon cũng có thể tăng hiệu suất hoạt động của thiết bị.

Theo Pauls Stradins, nhà khoa học lâu năm và cũng là người dẫn dắt nhóm pin quang điện silicon tại NREL chia sẻ rằng kết quả này đi ngược lại với quan niệm phổ biến trong xã hội.

Các lỗi lớn dĩ nhiên sẽ cản trở quá trình vận hành của các tế bào quang điện, nhưng nghiên cứu của NREL đưa ra một giả thuyết rằng nếu các lỗi này được sắp đặt một cách có chủ ý thì lại giúp tế bào quang điện thu được nhiều năng lượng hơn, hoặc làm tăng hoạt động của bề mặt hấp thu chống lại ô-xy hóa. Các nhà nghiên cứu đã cho chạy các mẫu mô phỏng khi họ làm các lớp liền với tấm bán dẫn silicon trong tế bào quang điện. Ví dụ, họ dùng lớp si-lic đi-ô-xít SiO2 có vài chỗ khuyết, vốn có chức năng làm chậm quá trình ăn mòn, và lớp nhôm ô-xít Al2O3 cũng có vài lỗi, đặt cạnh tấm tế bào làm từ silic. Trong cả hai trường hợp, những khiếm khuyết đó đều được xác định là có lợi.

Nghiên cứu được tiên hành bởi Stradins, Yuanyue Liu, Su-Huai Wei, Hui-Xiong Deng và Junwei Luo, đã được đăng trên tạp chí Ứng Dụng Vật Lý (Applied Physics Letters).

Tuy nhiên, điều quan trọng nhất đó là làm thế nào để xác định được lỗi đó là chuẩn. Để làm tăng hiệu suất thu năng lượng của lớp SiO2, ở các lỗ hổng cần có mức năng lượng bên ngoài dải Si nhưng phải gần với ít nhất 1 rìa của dải hóa trị. Ngược lại, đối với bề mặt thụ động làm bằng Al2O3, lỗ hổng cần phải nằm sâu bên dưới dải hóa trị Si để nhận điện tích âm.

Cần phải có nhiều nghiên cứu hơn trong vấn đề này để xác định lỗi như thế nào sẽ mang lại nhiều lợi ích nhất. Nguyên lý được áp dụng trong nghiên cứu này hoàn toàn có thể áp dụng đối với các vật liệu và thiết bị khác như điện cực xúc tác quang a-nốt (photoanode)và chất bán dẫn 2 chiều.

Thanh Thảo (Theo sciencedaily.com)