'Lớp phủ' siêu mỏng biến ốp điện thoại thành máy phát điện mặt trời

Nhờ vào phương pháp đột phá, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công tấm pin mặt trời mỏng hơn 150 lần so với loại pin silicon hiện tại mà không làm giảm khả năng tạo ra điện.

Theo giáo sư Junke Wang từ Đại học Oxford, những tấm pin mới này có thể được phủ lên hầu hết mọi vật dụng dưới dạng lớp màng in, chẳng hạn như xe hơi hoặc ốp điện thoại. Điều này cho phép người dùng sạc thiết bị khi đang di chuyển và loại bỏ nhu cầu xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời lớn.

Trong nghiên cứu, các chuyên gia tại Đại học Oxford đã phát triển một loại vật liệu quang điện mới từ cấu trúc perovskit, với độ dày chỉ hơn 1 micromet (0,001 mm). Các cấu trúc tinh thể này giống với cấu trúc của vật liệu gốm calci titanat (CaTiO3) và có thể được sản xuất với chi phí tương đối thấp trong các phòng thí nghiệm hoặc nhà máy. Giống như silicon, vật liệu phổ biến nhất hiện nay cho pin mặt trời, perovskit cũng tạo ra điện khi có ánh sáng mặt trời.

Mặc dù perovskit có tiềm năng rất lớn, nhưng vật liệu này rất dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với độ ẩm cao không khí. Vì vậy, các nhà khoa học đã gặp khó khăn trong việc phát triển công nghệ tổng hợp để nâng cao tuổi thọ của perovskit.

Theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách giữ cho perovskit ổn định bằng việc sử dụng cấu trúc nhiều lớp, như trong pin mặt trời tandem — loại pin kết hợp perovskit và silicon. Nhóm nghiên cứu tại Oxford đã chọn phương pháp đa tầng, kết hợp nhiều lớp nhạy sáng tương ứng với các bước sóng ánh sáng khác nhau để cải thiện độ nhạy sáng của vật liệu quang điện.

Kết quả là hiệu suất chuyển đổi năng lượng của lớp màng là 27%, cao hơn so với hiệu suất 22% của các tấm pin silicon hiện có trên thị trường. Các nhà nghiên cứu tin rằng perovskit có thể giúp các tấm pin mặt trời đạt hiệu suất vượt qua 45% — mức tối đa theo các phương pháp hiện tại và hiểu biết về vật lý.

Điều này sẽ cho phép các tấm pin sản xuất nhiều năng lượng hơn cho mỗi cm² vật liệu quang điện và hoạt động hiệu quả trong điều kiện ánh sáng rất thấp.