Pin mặt trời quặng titan canxi silic sẽ thay đổi hoàn toàn hiệu suất phát điện
Pin mặt trời quặng titan canxi silic sẽ thay đổi hoàn toàn hiệu suất phát điệnVà
Pin mặt trời truyền thống dựa trên hợp chất bán dẫn silicon có hiệu suất tối đa về mặt lý thuyết là 29% trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Tuy nhiên, bằng cách hợp nhất lớp perovskite thứ hai với lớp silicon cơ bản, pin mặt trời có thể vượt ngưỡng hiệu suất này trong tương lai gần.
Perovskite là một loại hợp chất có cấu trúc tinh thể tương tự như khoáng vật Oxit canxi titan. Vật liệu có tính linh hoạt cao này có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm máy siêu âm, chip lưu trữ và pin mặt trời để phát điện. Nghiên cứu gần đây cho thấy perovskite có thể là một"vũ khí bí mật"nhằm nâng hiệu suất phát điện của ngành công nghiệp pin mặt trời lên một tầm cao mới.
Công nghệ pin mặt trời hiện nay đang nhanh chóng đạt đến mức hiệu suất cao nhất, nhưng vẫn chưa đáp ứng được mức cần thiết đối với năng lượng mặt trời như một yếu tố giảm thiểu quan trọng trong việc giải quyết tình trạng nóng lên toàn cầu. Các nhà khoa học tuyên bố rằng hiệu suất phải vượt quá 30% và tỷ lệ lắp đặt các tấm pin mặt trời mới phải cao gấp 10 lần mức áp dụng hiện tại.
Bằng cách thêm một lớp canxi oxit titan (cả hai đều có đặc tính bán dẫn) trên đế silicon, năng lượng thu được từ ánh sáng mặt trời có thể được tăng cường. Lớp silicon thu giữ các electron trong ánh sáng đỏ, trong khi lớp canxi titan thu giữ ánh sáng xanh. Việc cải thiện khả năng hấp thụ năng lượng sẽ dẫn đến giảm giá năng lượng mặt trời nói chung, từ đó đẩy nhanh việc triển khai và áp dụng các tấm pin mặt trời.
Các nhà khoa học đã dành vài năm để phát triển công nghệ pin mặt trời silicon canxi titan hiệu quả và năm 2023 dường như đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực này. Tiến bộ nghiên cứu gần đây đã cải thiện thành công hiệu suất của dòng pin silicon perovskite lên hơn 30%. Tốc độ tiến bộ nhanh đến mức công nghệ này sẽ sớm thể hiện chức năng nâng cao của nó trong các sản phẩm thương mại.
Stefaan De Wolf, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah ở Ả Rập Saudi, tin rằng vào năm 2023, lĩnh vực công nghệ pin mặt trời sẽ mang lại tiến bộ đáng kể. Nhóm của De Wolf đã đạt được mức hiệu suất 33,7% trong pin mặt trời silicon perovskite, nhưng chi tiết công trình của họ vẫn cần được công bố trên các tạp chí khoa học.Một nhóm nghiên cứu khác do Steve Albrecht thuộc Trung tâm Vật liệu và Năng lượng Helmholtz Berlin ở Đức dẫn đầu gần đây đã công bố một nghiên cứu về một loạt pin silicon perovskite được kết nối có thể đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên tới 32,5%. Nhóm thứ ba do Xin Yu Chin thuộc École Polytechnique Fédérale de Lausanne ở Lausanne, Thụy Sĩ dẫn đầu, đã chứng minh rằng hiệu suất của loạt pin đạt 31,25%, với"tiềm năng của hiệu quả cao và chi phí sản xuất thấp".
De Wolf tuyên bố rằng việc vượt quá ngưỡng năng lượng 30% sẽ nâng cao niềm tin của mọi người rằng"Sản xuất điện quang điện hiệu suất cao, chi phí thấp có thể được đưa ra thị trường". Đến năm 2022, công suất phát điện mặt trời sẽ đạt 1,2 terawatt (TW) và phải tăng lên ít nhất 75 TW vào năm 2050 để giảm bớt tình trạng thảm khốc nhất do hiện tượng nóng lên toàn cầu và phát thải khí nhà kính gây ra.