'Vật liệu kỳ diệu' hứa hẹn một cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu

Cuộc cách mạng năng lượng mặt trời

Trong một phòng thí nghiệm ở ngoại nước Anh, các nhà khoa học đang phân tích những mẫu pin quang điện thế hệ mới mang tên Perovskite. Được mệnh danh là vật liệu kỳ diệu, Perovskite hứa hẹn sẽ phá vỡ những giới hạn cố hữu của công nghệ pin mặt trời truyền thống.

Công ty Oxford PV, tách ra từ Đại học Oxford, chỉ là một trong số rất nhiều đơn vị trên thế giới đang chạy đua để thương mại hóa công nghệ pin mặt trời Perovskite tandem (pin kép).

Bằng cách kết hợp vật liệu Perovskite với silicon truyền thống, công nghệ này có khả năng tăng vọt hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành năng lượng sạch.

Thị trường năng lượng mặt trời hiện nay bị thống trị bởi các tấm pin silicon. Mặc dù công nghệ này đã trở nên rẻ hơn và phổ biến hơn, hiệu suất của nó đang dần chạm đến giới hạn lý thuyết. Một tấm pin silicon thông thường chỉ có thể chuyển đổi khoảng 21-23% năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Đây là lúc Perovskite tỏa sáng. Ưu điểm vượt trội của vật liệu này là khả năng hấp thụ một phổ ánh sáng rộng hơn nhiều so với silicon. Khi được kết hợp trong một cấu trúc "pin kép", lớp Perovskite sẽ hấp thụ phần ánh sáng năng lượng cao, trong khi lớp silicon bên dưới sẽ xử lý phần còn lại.

Sự kết hợp hoàn hảo này đẩy hiệu suất tối đa trên lý thuyết của pin mặt trời từ 33% (chỉ với silicon) lên tới hơn 47%.

Theo phân tích của Oxford PV, khả năng tạo ra nhiều điện hơn trên cùng một diện tích sẽ giúp giảm chi phí sản xuất điện khoảng 10% so với các tấm pin silicon thông thường. Điều này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong bối cảnh thế giới cần mở rộng quy mô năng lượng tái tạo với chi phí thấp nhất có thể.

Làn sóng mới trong năng lượng xe điện và vệ tinh

Mục tiêu chính của công nghệ Perovskite tandem là ứng dụng trên các trang trại điện mặt trời và mái nhà dân dụng. Tuy nhiên, hiệu suất vượt trội và đặc tính siêu mỏng của nó còn mở ra những ứng dụng mới đầy hứa hẹn.

Một trong số đó là tích hợp pin mặt trời lên nóc xe điện. Dù không thể cung cấp đủ năng lượng để vận hành hoàn toàn chiếc xe, nó có thể tạo ra một dòng sạc nhỏ giọt liên tục, giúp tăng thêm phạm vi hoạt động hoặc cung cấp năng lượng dự phòng khẩn cấp. Các công ty như Caelux và Oxford PV đều đang trong quá trình thảo luận với các nhà sản xuất ô tô lớn để thử nghiệm ý tưởng này.

Ngoài ra, Perovskite cũng được nhắm đến cho các ứng dụng trong không gian, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho vệ tinh. Với hiệu suất cao và chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với vật liệu Gallium Arsenide truyền thống, Perovskite có thể trở thành lựa chọn lý tưởng cho thế hệ vệ tinh giá rẻ mới.

Dù sở hữu tiềm năng to lớn, Perovskite không phải là không có nhược điểm. Thách thức lớn nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt là độ bền.

Perovskite vốn nhạy cảm với độ ẩm và nhiệt độ cao, khiến các thế hệ pin đầu tiên dễ bị phân hủy nhanh hơn nhiều so với silicon vốn đã được chứng minh về độ bền qua hàng thập kỷ.