Pin Mặt Trời CIGS-Perovskite: Hiệu Suất Vượt Trội 24,16%
Pin mặt trời CIGS-perovskite đang thu hút sự chú ý lớn trong cộng đồng năng lượng tái tạo, đặc biệt khi hiệu suất của chúng liên tục được cải thiện. Các nhà nghiên cứu tại Viện Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) mới đây đã đạt được bước đột phá quan trọng, nâng hiệu suất của loại pin này lên tới 24,16% – một con số ấn tượng cho thấy tiềm năng to lớn trong việc tạo ra nguồn năng lượng sạch hiệu quả và bền vững. Điều này không chỉ mở ra những cơ hội mới cho ngành công nghiệp năng lượng mà còn hứa hẹn những ứng dụng rộng rãi hơn trong tương lai.
Pin mặt trời CIGS-perovskite là một giải pháp sáng tạo, kết hợp hai loại chất bán dẫn – CIGS (đồng, indium, gallium và selen) và perovskite – nhằm tối ưu hóa việc chuyển đổi quang phổ ánh sáng thành điện năng. Trong khi perovskite kim loại halogen hiệu quả trong việc hấp thụ ánh sáng khả kiến (phần nhìn thấy của quang phổ), thì CIGS lại chuyển đổi một phần ánh sáng hồng ngoại, thường không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Các tế bào CIGS có thể được chế tạo thành màng mỏng với độ dày chỉ khoảng 3-4 micromet, còn các lớp perovskite thậm chí còn mỏng hơn, chỉ 0,5 micromet. Nhờ vậy, pin mặt trời tandem (song song) kết hợp CIGS và perovskite có thể đạt được độ dày tổng thể dưới 5 micromet, đồng thời đạt hiệu suất chuyển đổi ấn tượng lên tới 24,16%. Con số này đã được Viện nghiên cứu Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer (ISE), một tổ chức uy tín của Đức, chứng nhận. Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hiệu suất pin mặt trời và năng lượng tái tạo.
Hiệu suất pin mặt trời ngày càng tăng ấn tượng trong các nghiên cứu mới Trước đó, tại Hội nghị Triển lãm Quang điện châu Âu (EU PVSEC 2019) diễn ra tại Marseille vào tháng 9 năm 2019, Viện Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) đã công bố kết quả nghiên cứu về pin mặt trời tandem perovskite – CIGS kích thước 1cm² với hiệu suất chuyển đổi 23,26%. Đây là một sự cải thiện đáng kể so với kết quả 21,6% mà HZB đạt được vào tháng 2 cùng năm. Những tiến bộ này cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ pin mặt trời thế hệ mới. Theo Tiến sĩ Christian Kaufmann của HZB, sự cải thiện đáng kể về hiệu suất là nhờ vào việc kết nối trực tiếp tế bào CIGS (lớp bên dưới) với tế bào perovskite (lớp trên), tạo ra một thiết kế tandem với chỉ hai điểm tiếp xúc điện. Điều này giảm thiểu tổn thất điện trở và tăng hiệu quả chuyển đổi. Ngoài ra, việc sử dụng các phân tử tự tổ chức (SAM) trên bề mặt chất bán dẫn CIGS giúp tạo ra một lớp màng mỏng, tăng cường khả năng tiếp xúc giữa perovskite và CIGS. Các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu IMEC (Bỉ) cũng đã đạt được hiệu suất 24,6% với pin mặt trời perovskite – CIGS và đang đặt mục tiêu đạt 30%. Sự hợp tác giữa các tổ chức nghiên cứu hàng đầu như Helmholtz-Zentrum Berlin, IMEC, và Pin mặt trời BIPV thúc đẩy sự phát triển của công nghệ này. Sự kết hợp của perovskite và CIGS không chỉ mang lại hiệu suất chuyển đổi cao mà còn có những ưu điểm vượt trội khác như trọng lượng nhẹ và khả năng chống chịu bức xạ. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng pin mặt trời tandem perovskite – CIGS trong các lĩnh vực đòi hỏi tính linh hoạt và độ bền cao, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp vệ tinh không gian. Do tính chất độc đáo của pin mặt trời tandem CIGS-perovskite, Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) đã thiết lập một nhánh mới trên biểu đồ NREL để theo dõi sự phát triển của loại pin này. Biểu đồ NREL là một công cụ quan trọng để đánh giá và so sánh hiệu quả của các công nghệ pin mặt trời khác nhau kể từ năm 1976. Các hợp chất perovskite đã được đưa vào biểu đồ này từ năm 2013, và hiệu suất của chúng đã tăng trưởng nhanh chóng, vượt trội so với hầu hết các vật liệu khác.
