Nghiên cứu do Đại học Wisconsin-Madison và Phòng thí nghiệm quốc gia Rockies (Mỹ) dẫn đầu, công bố trên tạp chí Nature Materials, đã tháo gỡ rào cản lớn nhất của pin mặt trời perovskite gốc thiếc thân thiện với môi trường: độ bền. Trước đây, dù sở hữu đặc tính hấp thụ ánh sáng vượt trội để thay thế pin chứa chì độc hại, vật liệu gốc thiếc lại phân hủy rất nhanh khi tiếp xúc với không khí và nước.
Pin mặt trời không chì có thể giữ tới 95% công suất 1.600 giờ
ẢNH: CHATGPT
Chế tạo thành công pin mặt trời không chì bền bỉ suốt 1.600 giờ
Thay vì phủ thêm các lớp màng vật lý cồng kềnh, nhóm nghiên cứu đã tinh chỉnh cấu trúc vật liệu ở cấp độ nguyên tử bằng cách bổ sung nguyên tử clo. Phiên bản clo hóa giúp các tinh thể perovskite liên kết chặt chẽ hơn bao giờ hết, đóng vai trò như một 'áo mưa phân tử' ngăn oxy và nước thẩm thấu vào lõi thiếc. Cải tiến này giúp vật liệu duy trì tính toàn vẹn suốt nhiều tháng ngoài không khí và không bị tan rã khi ngâm trong nước.
Trong các thử nghiệm thực tế, tế bào pin mặt trời mới đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện 16,2% - con số thuộc hàng cao nhất từng được ghi nhận trên dòng pin gốc thiếc. Đáng chú ý, thiết bị vẫn duy trì hơn 95% công suất ban đầu sau 1.600 giờ trong không khí khô. Ngay cả dưới điều kiện vận hành khắc nghiệt với ánh sáng mô phỏng liên tục ở mức nhiệt 55 độ C, pin vẫn giữ vững 80% công suất sau 1.000 giờ thử nghiệm.
Phát minh này chứng minh các nhà sản xuất không còn phải thỏa hiệp giữa hiệu suất và độ bền khi phát triển tấm pin không độc hại. Nhận thấy tiềm năng thương mại to lớn, Quỹ nghiên cứu cựu sinh viên Wisconsin (WARF) cùng Phòng thí nghiệm quốc gia Rockies đã chính thức nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho công nghệ năng lượng đột phá này.
Bình luận (0)