Hình minh họa cho thấy sơ đồ cấu trúc của pin mặt trời song song với một tế bào phía dưới cùng làm bằng silicon và một tế bào phía trên cùng làm bằng perovskite. Ảnh: Eike Köhnen/HZB
Kỷ lục thế giới hiện tại về pin mặt trời song song bao gồm một tế bào đáy silicon và một tế bào perovskite trên bề mặt một lần nữa bị phá vỡ tại Viện nghiên cứu Beclin HZB. Pin mặt trời song song mới chuyển đổi 32,5% bức xạ mặt trời chiếu vào thành năng lượng điện.
Viện chứng nhận Lắp đặt Thử nghiệm Năng lượng Mặt trời châu Âu (ESTI) Ý đã đo tế bào pin kép song song, chính thức xác nhận giá trị này. Giá trị xác định được đưa vào biểu đồ hiệu suất công nghệ pin mặt trời NREL, do Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ duy trì.
Các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) đã tăng cường đáng kể hiệu quả của pin mặt trời song song perovskite/silicon. GS Steve Albrecht cho biết: "Đây thực sự là một bước tiến lớn mà chúng tôi không ngờ được vài tháng trước. Tất cả các nhóm nghiên cứu tham gia tại HZB, đặc biệt là Trung tâm Năng lực PV (PVComB) và nhóm phòng thí nghiệm Đổi mới HySPRINT đã phối hợp làm việc với sự đam mê và đã thành công".
Phòng thí nghiệm Nghiên cứu lai Silicon Perovskite, tích hợp và công nghệ mới (HySPRINT) là một trong 16 Phòng thí nghiệm đổi mới của Helmholtz - một công cụ chuyển giao công nghệ do Hiệp hội Helmholtz tài trợ.
Những sửa đổi giao diện tiếp xúc tăng hiệu suất của PV
Nhóm của Albrecht đã sử dụng thành phần perovskite tiên tiến, kết hợp với sự sửa đổi giao diện tiếp xúc perovskite/silicon thông minh. Nhóm tác giả chính, nghiên cứu sinh sau TS Silvia Mariotti và TS Eike Köhnen trong nhóm của Albrecht, đã phát triển một sửa đổi giao diện nhằm giảm tổn thất tái hợp hạt tải điện và áp dụng phân tích chi tiết để hiểu rõ những thuộc tính cụ thể của sửa đổi giao diện.
Những phát triển này sau đó được thực hiện thành công trong pin mặt trời song song và với sự hỗ trợ của học viên Thạc sĩ Lea Zimmermann, giúp kết hợp với những cải tiến quang học khác.
Nhiều nhà khoa học và kỹ thuật viên pin điện mặt trời khác đã tham gia vào quá trình phát triển và chế tạo các tế bào song song để đạt được thành công này. Về cơ bản, những sửa đổi giao diện và cải tiến quang học đã kích hoạt quang điện áp cao nhất (điện áp mạch hở), mang lại hiệu quả chuyển đổi với kỷ lục hiệu suất mới cho công nghệ song song hấp dẫn này.
Tiến độ phát triển nhanh chóng của pin điện mặt trời
Sự phát triển liên tục về hiệu suất của nhiều viện nghiên cứu và công ty khác nhau trong những năm qua và đặc biệt là trong tháng vừa qua đã diễn ra đặc biệt ấn tượng trong lĩnh vực PV: Nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau từ HZB đạt được giá trị kỷ lục vào cuối năm 2021 với hiệu suất 29,8%, hiện thực hóa nhờ các kết cấu nano định kỳ. Gần hơn, mùa hè năm 2022, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Thụy Sĩ, lần đầu tiên báo cáo một tế bào pin điện song song được chứng nhận vượt qua rào cản 30% ở mức 31,3%, đây là một bước nhảy hiệu quả đáng chú ý so với giá trị hiệu suất năm 2021.
Trong cấu trúc perovskite/silicon, tế bào trên cùng sử dụng các thành phần ánh sáng xanh, thì ô dưới cùng chuyển đổi các thành phần ánh sáng màu đỏ và cận hồng ngoại quang phổ. Những lớp mỏng khác nhau tận dụng tối ưu ánh sáng và giảm thiểu tổn thất điện năng.
Với giá trị được chứng nhận mới là 32,5%, kỷ lục hiệu suất đạt được một lần nữa trở lại với HZB. GS Albrecht cho biết: “Chúng tôi rất vui mừng về giá trị hiệu suất mới, cho thấy công nghệ song song perovskite/silicon có triển vọng cao trong phát triển nguồn cung cấp năng lượng bền vững”.
Giám đốc khoa học của HZB, GS Bernd Rech cho biết: "Ở mức 32,5%, hiệu suất pin mặt trời kép của HZB hiện nằm trong phạm vi mà trước đây chỉ đạt được nhờ sử dụng các chất bán dẫn III/V đắt tiền. Biểu đồ NREL cho thấy rõ mức độ ngoạn mục của hai mức tăng cuối cùng từ EPFL và HZB".
Link gốc