Thông tin từ Science Daily, Viện nghiên cứu Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB-Đức) mới đây đã công bố thành tựu mới trong nghiên cứu phát triển hiệu suất pin mặt trời với tế bào quang điện màng mỏng song song CIGS-perovskite cho hiệu suất lên tới 24,16%.

Loại pin này kết hợp hai chất bán dẫn CIGS và perovskite, mục đích này là chuyển đổi các phần khác nhau của quang phổ ánh sáng thành điện năng. Các perovskite kim loại halogen chủ yếu sử dụng các phần nhìn thấy được của quang phổ (ánh sáng khả kiến) còn các hợp kim của CIGS (bao gồm: đồng, indium, galium và selen) chuyển đổi một phần ánh sáng hồng ngoại – mắt thường không thể nhìn thấy. Các tế bào CIGS có thể lắng đọng dưới dạng màng mỏng với tổng độ dày chỉ khoảng 3-4 micromet, các lớp perovskite thậm chí còn mỏng hơn nhiều – chỉ 0,5 micromet. Do đó, các pin mặt trời song song mới làm từ CIGS và perovskite có độ dày chỉ dưới 5 micromet trong khi cho hiệu suất chuyển đổi lên tới 24,16%. Giá trị này đã được Viện nghiên cứu Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer (ISE) của Đức chứng nhận.

Trước đó, tại Hội nghị triển lãm Quang điện châu Âu (The EU PVSEC 2019) tại Marseille hồi tháng 9 năm 2019, HZB đã giới thiệu pin mặt trời song song perovskite – CIGS có kích thước 1cm² với hiệu suất chuyển đổi đạt 23,26%, tăng ấn tượng với kết quả 21,6% mà HZB đạt được vào tháng 2 cùng năm. Theo giải thích của Tiến sĩ Christian Kaufmann (HZB), họ đạt được sự cải tiến ấn tượng về hiệu suất là do đã kết nối trực tiếp tế bào bên dưới (CIGS) với tế bào bên trên (perovskite), để tế bào song song chỉ có hai tiếp điểm điện. Họ cũng thêm các phân tử đặc biệt (SAM) vào chất bán dẫn CIGS để tạo thành một lớp đơn phân tử tự tổ chức, nhờ đó tăng khả năng tiếp xúc giữa perovskite và CIGS.

Các nhà nghiên cứu của Bỉ (Viện nghiên cứu IMEC) cũng đã tuyên bố đạt được kết quả hiệu suất 24,6% với pin mặt trời perovskite – CIGS và đang hướng tới mục tiêu 30%.

Sự kết hợp của perovskite và CIGS không chỉ cho kết quả ấn tượng về hiệu suất chuyển đổi mà còn có ưu điểm về trọng lượng và khả năng chiếu phóng xạ. Các nhà nghiên cứu cho biết có thể ứng dụng pin mặt trời song song perovskite – CIGS trong công nghiệp vệ tinh không gian.

Do các tế bào quang điện song song được làm bằng CIGS và perovskite đại diện cho một loại riêng biệt, Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) đã tạo ra một nhánh mới trên biểu đồ NREL cho nó. Biểu đồ NREL cho thấy sự phát triển về hiệu quả của hầu hết các loại pin mặt trời kể từ năm 1976. Các hợp chất Perovskite chỉ mới được đưa vào từ năm 2013 nhưng hiệu quả của lớp vật liệu này đã tăng mạnh hơn bất kỳ vật liệu nào khác.

(Tổng hợp)

Tham khảo: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200414122758.htm

https://www.pv-magazine.com/2019/09/11/hzb-hits-23-26-efficiency-with-cigs-perovskite-tandem-cell/

https://www.pv-magazine.com/2020/02/27/international-consortium-claims-25-efficiency-for-flexible-cigs-solar-cell/