Vật liệu perovskite đang mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng mặt trời, hứa hẹn cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng và giảm chi phí sản xuất so với các tấm pin silicon truyền thống. Với tiềm năng vượt trội trong việc hấp thụ ánh sáng mặt trời, perovskite có thể đóng góp vào tương lai bền vững của ngành năng lượng mặt trời, một lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ nhờ nhu cầu năng lượng sạch và sự hỗ trợ từ chính phủ các nước.

Kể từ cuối năm 2023, diện tích lắp đặt các tấm pin mặt trời đã vượt qua 10,000 km², tạo ra khoảng 6% sản lượng điện toàn cầu, với mức độ sử dụng và hiệu suất liên tục tăng lên. Trong khi các tấm pin silicon có hiệu suất chuyển đổi trung bình từ 22-24%, thì perovskite hứa hẹn có thể đạt mức hơn 30% khi tích hợp vào các tế bào quang điện, tạo nên sự khác biệt rõ rệt về hiệu quả khai thác năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Điểm hạn chế của pin silicon hiện tại là hiệu suất tối đa trên lý thuyết chỉ đạt 29%, và thực tế lắp đặt khó vượt quá 26% do các yếu tố như tổn thất năng lượng và khoảng trống giữa các tế bào quang điện.

Perovskite là tên của một loại tinh thể khoáng canxi titan oxit được phát hiện từ thế kỷ 19, và hiện được áp dụng cho một nhóm vật liệu có cấu trúc tương tự, có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời tuyệt vời. Dù sản xuất perovskite dễ dàng từ các nguyên liệu phổ biến, thách thức vẫn nằm ở tính ổn định của chúng. Các tế bào quang điện perovskite dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và có thể suy giảm chất lượng theo thời gian, đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải không ngừng cải thiện công nghệ sản xuất và phát triển lớp bảo vệ chống các yếu tố môi trường.

Một trong những tiến bộ nổi bật trong ứng dụng perovskite là từ Oxford PV, công ty khởi nguồn từ Đại học Oxford, Anh Quốc. Oxford PV đã phát triển thành công các tế bào quang điện song song, kết hợp perovskite với silicon nhằm tận dụng hiệu quả tối đa phổ ánh sáng mặt trời. Trong công nghệ này, lớp perovskite hấp thụ ánh sáng xanh, trong khi silicon hấp thụ ánh sáng đỏ, tạo ra hiệu quả cao hơn cho toàn bộ tấm pin. Công ty đã khởi động nhà máy tại Đức và cung cấp các tấm pin thương mại đầu tiên cho thị trường Mỹ để thử nghiệm về hiệu suất và tuổi thọ. Dòng pin này có hiệu suất trung bình là 24,5%, và công ty đang tiếp tục nâng cấp, hướng tới mức 26,9% và có thể đạt hơn 30% trong tương lai gần.

Không chỉ Oxford PV, nhiều công ty khác cũng tham gia vào cuộc đua này. Tập đoàn Hanwha của Hàn Quốc đang phát triển dòng tấm pin mặt trời Qcells với hiệu suất thử nghiệm đạt 29,3%, và nhà sản xuất Trung Quốc LONGi Green Energy Technology đã thiết lập kỷ lục thế giới cho tế bào perovskite với hiệu suất phòng thí nghiệm đạt 34,6%. Những tiến bộ này cho thấy rằng perovskite không chỉ là vật liệu tiềm năng mà còn có khả năng thay đổi cục diện của ngành năng lượng mặt trời.

Nếu các tế bào perovskite chứng minh được độ bền và hiệu quả khi ứng dụng thực tế, chúng có thể mở ra một cuộc cách mạng trong việc lắp đặt các hệ thống năng lượng mặt trời hiệu quả hơn trên toàn cầu. Điều này đặc biệt quan trọng khi thế giới hướng đến mục tiêu giảm phát thải carbon và chuyển dịch sang các nguồn năng lượng tái tạo. Trong khi một số vật liệu khác cũng được nghiên cứu cho năng lượng mặt trời, như gallium arsenide, chi phí cao và giới hạn ứng dụng khiến perovskite vẫn là lựa chọn ưu việt cho thị trường đại chúng.

Perovskite hứa hẹn không chỉ là một vật liệu thay thế mà còn có thể dẫn dắt tương lai của công nghệ năng lượng mặt trời, mang lại hiệu suất cao hơn và giúp đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng của thế giới.

Nguồn: khoahocphattrien.vn