Pin năng lượng mặt trời perovskite (Ảnh internet).
Vật liệu này là phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin, do Tiến sĩ Đào Quang Duy, Trung tâm Khoa học Vật liệu, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nghiên cứu, chế tạo. TS. Đào Quang Duy đã bắt tay vào nghiên cứu từ năm 2011, đến nay mới phát triển thành công vật liệu hữu cơ phân tử này. Vật liệu mới phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin có những tính chất cực kỳ phù hợp để tạo thành lớp chuyển tiếp lỗ trống trong các tấm pin năng lượng mặt trời perovskite. Nó là vật liệu quan trọng giúp làm tăng độ bền cũng như tuổi thọ của loại pin perovskite. Ở tấm pin năng lượng mặt trời perovskite, không giống với pin mặt trời sillic truyền thống, các lớp chuyển tiếp lỗ trống sử dụng vật liệu dạng rắn (thay vì dùng điện phân lỏng), khả năng hấp thụ và khuếch tán năng lượng tốt.
TS. Đào Quang Duy và cộng sự đã áp dụng công nghệ quay phủ để chế tạo vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin. Ưu điểm của công nghệ này là chi phí phải chăng mà vẫn đảm bảo tấm pin tăng sức bền dẻo và độ ổn định. Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin có độ linh động hạt tải mang điện cao. Bên cạnh đó, nó dễ dàng hòa tan trong các dung môi hữu cơ và có khả năng bảo vệ lớp vật liệu perovskite. Ngoài ra, cấu trúc tinh thể của pin giúp quá trình chuyển đổi thành điện năng từ các photon của nguồn ánh sáng mặt trời được diễn ra hiệu quả.
Một điều đặc biệt là, ngay cả khi chưa được tối ưu hóa, tấm pin mặt trời sử dụng vật liệu hữu cơ nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin làm lớp chuyển tiếp lỗ trống vẫn có hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở mức cao (15%). Một ưu điểm nổi bật khác của vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin do TS. Đào Quang Duy chế tạo là không cần pha tạp, có thể làm tăng độ bền của tấm pin lên gấp hai lần, bảo vệ lớp perovskite bên ngoài.
Theo chia sẻ của TS. Đào Quang Duy, dù hiệu suất chuyển đổi của tấm pin sử dụng vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin hiện tương đương với tấm pin silic truyền thống nhưng việc chế tạo vật liệu mới vẫn có mang lại những giá trị riêng vì giá thành chế tạo hợp lý, dễ dàng áp dụng công nghệ và ít tác động tới môi trường vì không cần sử dụng thêm các hợp chất pha tạp. Người đứng đầu nghiên cứu này cho biết, trong thời gian tới, họ sẽ tiếp tục nghiên cứu và tối ưu hóa các bước chế tạo pin, đồng thời làm tăng độ bền và hiệu suất của vật liệu. TS. Đào Quang Duy hi vọng rằng đây sẽ là một hướng đi tốt để loại pin năng lượng mặt trời perovskite có thể tiến xa hơn trong quá trình thương mại hóa tại Việt Nam.
Từ kết quả bước đầu về hiệu suất vật liệu, nhóm nghiên cứu của TS. Đào Quang Duy sẽ tiếp tục thiết kế cấu trúc perovskite 2D hoặc 3D để thay đổi lớp nhân với mục tiêu gia tăng hiệu suất chuyển đổi điện năng của tấm pin. Bước nghiên cứu này dự kiến sẽ được hoàn thành vào năm 2021. Song song với công trình này, nhóm cũng đang nghiên cứu chế tạo loại pin nhiên liệu mới, lựa chọn sử dụng các vật liệu carbon thay thế cho các vật liệu platin quý hiếm.
Pin năng lượng mặt trời sử dụng vật liệu perovskite (pin mặt trời màng mỏng) hiện được coi là một trong những ứng viên tiềm năng sẽ “soán ngôi” của các tấm pin mặt trời silic truyền thống. Hiện nay, tại thị trường Việt Nam, tấm pin mặt trời silic được sử dụng phổ biến và chủ yếu. Việc nhập khẩu và sử dụng pin mặt trời silic không chỉ có chi phí cao mà còn gây ra một số e ngại về ảnh hưởng tới môi trường đất khi các tấm pin hết vòng đời do pin silic có chứa nhiều tạp chất. Việc phát triển loại vật liệu pin năng lượng mặt trời mới tại Việt Nam giúp giảm giá thành mà vẫn đảm bảo thân thiện với môi trường và an toàn cho sức khỏe của người sử dụng vì thế mang ý nghĩa lớn và được kỳ vọng sẽ đạt nhiều thành tựu hơn nữa.
Theo: Năng lượng News