Pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng vừa hiệu quả lại vừa bền

18/11/2020 09:39:04 - views: 79

Giáo sư Nguyễn Thục Quyên và đồng nghiệp ở Viện RIKEN đã thành công trong việc tạo ra một tấm pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng đạt được hai tiêu chí là vừa đạt hiệu suất cao lại vừa bền.
Ảnh minh họa.

Sử dụng một quá trinh xử lý ủ bằng thùng đơn giản, họ đã tạo ra một tấm pin hữu cơ mềm chỉ bị giảm hiệu suất đi 5% sau 3.000 giờ trong điều kiện khí quyển và đồng thời đạt tỉ lệ chuyển đổi năng lượng – một chỉ dấu chính của hiệu suất pin năng lượng mặt trời – là 13%.
 
Quang điện hữu cơ được coi là một giải pháp hứa hẹn cho các màng thông thường chứa silicon, vốn thân thiện với môi trường và giá thành nguyên liệu rẻ để có thể sản xuất hàng loạt. Các tấm pin mặt trời siêu mỏng và mềm đặc biệt thu hút sự chú ý vì chúng có thể cung cấp một lượng công suất điện lớn so với khối lượng và được sử dụng trên một phạm vi ứng dụng rất rộng như các thiết bị điện tử đeo trên người, cảm biến hay robot mềm. Các màng hữu cơ siêu mỏng có xu hướng chuyển đổi năng lượng không thật sự hiệu quả, tỉ lệ chuyển đổi năng lượng khoảng 10 đến 12 %, thấp hơn so với pin bằng silicon  - vốn đạt hiệu suất cao nhất 25%, hoặc pin hữu cơ cứng – khoảng 17%. Các màng siêu mỏng có xu hướng giảm hiệu suất nhanh chóng dưới ánh nắng mặt trời, nhiệt và oxygen. Do đó các nhà nghiên cứu đang cố gắng tạo ra các màng siêu mỏng vừa hiệu quả lại vừa bền nhưng thường xuyên thất bại vì đây là mục tiêu khó thực hiện.
 
Trong nghiên cứu xuất bản trên Proceedings of the National Academy of Sciences, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc chứng minh một màng siêu mỏng lại có thể đạt cùng lúc hai tiêu chí này. Họ bắt đầu với một polymer bán dẫn cho lớp donor, do Toray Industries, Inc. phát triển và được thực nghiệm với một ý tưởng mới, sử dung một chất nhận phi fullerene để tăng thêm tính bền nhiệt. Trên  cùng, họ thử nghiệm với một quá trình ủ trong thùng đơn giản, nơi vật liệu được gia nhiệt đến 150 độ C sau một pha xử lý nhiệt ban đầu ở mức 90 độ C. Bước này chứng tỏ góp phần tăng độ bền của thiết bị bằng việc tạo ra một giao diện ổn định giữa các lớp.
 
Theo tiến sĩ Kenjiro Fukuda, một trong những tác giả của nghiên cứu, “bằng việc kết hợp một lớp thế hệ mới với một cách xử lý đơn giản, chúng tôi đã đạt được cả hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao và tính bền trong thời gian dài với pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng này có thể hữu dụng theo cách bền vững hơn trong suốt một thời kỳ dài và có thể tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ và độ ẩm cao. Tôi rất hi vọng nghiên cứu này có thể góp phần vào việc phát triển các thiết bị với nguồn điện lâu dài và có thể tích hợp trong những thiết bị điện tử đeo trên người như cảm biến để gắn vào quần áo”.
 
Nghiên cứu “Highly efficient organic photovoltaics with enhanced stability through the formation of doping-induced stable interfaces” do các nhà nghiên cứu ở Viện RIKEN dẫn dắt và thực hiện với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu ở trường đại học Tokyo, đại học California ở Santa Barbara và đại học Monash.
Theo: Tia sáng

 Gửi ý kiến phản hồi

Họ và tên Email
Tiêu đề Mã xác nhận

Thiết kế

Thị trường điện cạnh tranh đang đúng lộ trình

Cập nhật 11/09/2020

Bộ Công thương dự kiến trong giai đoạn từ 2022 - 2024, khách hàng sử dụng điện được mua điện trên...

Diễn đàn năng lượng

Hội thảo khoa học “Chuyển đổi năng lượng” tại Bình Định

Cập nhật 01/12/2020

Vừa qua, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh phối hợp với Đại học Quy Nhơn, ICISE phối hợp tổ chức...

Năng lượng xanh

Nhân rộng mô hình điện mặt trời mái nhà tại Đà Nẵng

Cập nhật 01/12/2020

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng và thách thức biến đối khí hậu, dự án phát triển...

Quản lý năng lượng

Phú Thọ: Đẩy mạnh chương trình thi đua “Gia đình tiết kiệm điện"

Cập nhật 01/12/2020

Trong những năm gần đây, chương trình thi đua “Gia đình tiết kiệm điện” đã tạo ra sức lan tỏa lớn...

Điện lực

PC Đà Nẵng: Triển khai đề án đề án ứng dụng khoa học công nghệ

Cập nhật 01/12/2020

PC Đà Nẵng đã triển khai đề án ứng dụng KHCN vào công tác quản lý vận hành và đầu tư phát triển lưới...