Pin mặt trời Perovskite đầu tiên với tuổi thọ khả thi về mặt thương mại

Đây là loại pin đầu tiên cạnh tranh với hiệu suất tế bào dựa trên silicon.
Pin mặt trời Perovskite đầu tiên với tuổi thọ khả thi về mặt thương mại

Perovskite vừa có một bước tiến để xác định lại công nghệ điện mặt trời.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Princeton đã chế tạo những tế bào năng lượng mặt trời Perovskite đầu tiên có thời lượng pin đủ lâu để thương mại hoá nó, theo một bài báo đăng trên tạp chí Science hôm nay.

Đây là một tiến bộ to lớn có thể báo trước một sự thay đổi lớn trong công nghệ năng lượng tái tạo. Lần đầu tiên, một loại vật liệu có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng và sẵn sàng cạnh tranh với các tế bào làm từ silicon.

Trong trường hợp bạn chưa biết, các tế bào làm từ silicon, được nhiều người coi là thành phần đắt tiền và không tối ưu, đã thống trị thị trường năng lượng tái tạo kể từ khi được giới thiệu vào năm 1954. Công nghệ mới này, không chỉ cực kỳ bền mà còn đáp ứng hiệu quả chung tiêu chuẩn, có tiềm năng thay đổi điều đó.

Theo một thông cáo báo chí, công nghệ này dự kiến ​​sẽ vượt qua các tiêu chuẩn của ngành trong khoảng 30 năm, vượt xa tiêu chí 20 năm về khả năng tồn tại của pin mặt trời.

Pin mặt trời Perovskite so với pin dựa trên silicon

Tiên phong vào năm 2006, pin mặt trời Perovskite được coi là công nghệ mô-đun hiệu quả cao, chi phí thấp để triển khai trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Đó là bởi vì nó là chất bán dẫn có cấu trúc tinh thể độc đáo khiến chúng trở nên đặc biệt lý tưởng cho công nghệ pin mặt trời.

Hơn nữa, Perovskites có thể được sản xuất ở nhiệt độ phòng. Điều này có nghĩa là chúng cần ít năng lượng hơn nhiều so với silicon, làm cho chúng ít tốn kém hơn và thân thiện với môi trường hơn.

Thực tế cho thấy rằng silicon khá cứng và không trong suốt. Mặt khác, Perovskites có thể được sửa đổi để linh hoạt và minh bạch. Tuy nhiên, điều này khiến chúng trở nên mỏng manh: thông cáo báo chí nói rằng các tế bào năng lượng mặt trời Perovskite ban đầu được phát triển từ năm 2009 đến 2012 chỉ có thể tồn tại trong vài phút.

Vượt qua những thách thức này và thương mại hóa màng Perovskite giá rẻ có thể có khả năng phá vỡ thị trường điện mặt trời bằng cách đẩy công nghệ pin mặt trời vượt ra ngoài ranh giới của silicon và thiết bị mới của Đại học Princeton có thể đạt được điều đó.

Một phương pháp mới

Đáng chú ý, tuổi thọ ước tính của thiết bị mới tăng gấp 5 lần so với kỷ lục trước đó, được xác lập bởi pin mặt trời Perovskite hiệu suất thấp hơn vào năm 2017. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, kỹ thuật lão hóa nhanh của họ thực sự có thể đáng kể hơn so với kỹ thuật mới.

Đó là bởi vì thử nghiệm dài hạn thực sự đã được tránh cho đến gần đây. Điều này là do sự mỏng manh của perovskites; tuy nhiên, khi chúng được cải thiện theo thời gian, việc tìm ra cách để kiểm tra các kiến ​​trúc thiết kế khác nhau và làm cho những bài kiểm tra này trở nên phức tạp hơn chắc chắn sẽ ngày càng trở nên quan trọng.

"Chúng tôi có thể có kỷ lục hôm nay, nhưng ngày mai sẽ có người khác tạo ra kỷ lục tốt hơn", Lynn Loo, Giáo sư kỹ thuật Theodora D. '78 và William H. Walton III '74, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Điều thực sự thú vị là giờ đây chúng tôi đã có cách để kiểm tra những thiết bị này và biết chúng sẽ hoạt động như thế nào trong dài hạn."

Thiết bị mới lập kỷ lục

Phương pháp thử nghiệm mới cho phép các nhà nghiên cứu xem quá trình lão hóa của thiết bị bằng cách đốt cháy nó bằng nhiệt. Các nhà nghiên cứu đã chọn bốn nhiệt độ lão hóa và đo lường kết quả qua bốn luồng dữ liệu độc lập, từ nhiệt độ cơ bản bình thường của ngày hè đến nhiệt độ cao nhất là 230 độ F (110 độ C).

Các thiết kế trong quá trình kiểm tra. Nguồn: Bumper DeJesus / Đại học Princeton

Nhìn chung, họ nhận thấy rằng thiết bị sẽ chạy bằng hoặc trên 80% hiệu suất cao nhất dưới ánh sáng liên tục trong ít nhất 5 năm ở nhiệt độ trung bình là 95 độ F (35 độ C).

Theo Loo, điều đó tương đương với 30 năm hoạt động ngoài trời ở một thành phố như Princeton, New Jersey. Vì các nhà nghiên cứu chắc chắn sẽ không thể thử nghiệm thiết bị của họ trong 30 năm, nên phương pháp mới chắc chắn là một bổ sung đáng kể cho lĩnh vực năng lượng mặt trời.

Joseph Berry, một thành viên cấp cao tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Bài báo này có thể sẽ là một mẫu thử nghiệm cho bất kỳ ai muốn phân tích hiệu suất ở giao điểm giữa hiệu quả và sự ổn định. phát hành. "Bằng cách tạo ra một mẫu thử nghiệm để nghiên cứu độ ổn định và hiển thị những gì có thể ngoại suy [thông qua thử nghiệm tăng tốc], nó đang thực hiện công việc mà mọi người muốn thấy trước khi chúng tôi bắt đầu thử nghiệm hiện trường trên quy mô lớn. Nó cho phép bạn chiếu theo cách thực sự ấn tượng. "

Ngân Nguyễn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM