Pin mặt trời đầu tiên sản xuất bằng công nghệ in 2D/3D

Tạp chí Nature Communications số tháng 6/2017 cho biết, nhóm chuyên gia đến từ Đại học bách khoa Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Thuỵ Sỹ (EPF) vừa phát triển thành công cấu trúc pin mặt trời perovskite đầu tiên bằng kỹ thuật in 2D/3D, có chất lượng ổn định và tuổi thọ trên 10.000 giờ.

Thuật ngữ perovskite ra đời gần đây, nói về loại vật liệu dạng cấu trúc tinh thể đặc biệt với thành phần chính là CaTiO3. Loại pin mới này có nhiều ưu điểm, vừa ổn định lại có tuổi thọ cao, khắc phục nhược điểm vốn có của pin silicon, trong khi đó giá thành lại tương đối rẻ.

Các loại pin perovskite khoáng đã được chào hàng như là một sản phẩm tái tạo, có thể làm tăng hiệu quả phát sinh năng lượng cho pin tối đa 31%, tuy nhiên pin mặt trời perovskite tan trong nước chưa hề có trong thế giới thực.

Mới đây 11 nhà khoa học Thụy Sĩ và Italia đã phối hợp cho ra đời một sản phẩm pin năng lượng mặt trời perovskite ổn định, nhất là trong điều kiện thực tế của môi trường tự nhiên.

Trong thực tế, pin Perovskite từng đạt hiệu quả hơn 22% trong phòng thí nghiệm nhưng khi ra ngoài trời, oxy và độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến tuổi thọ của pin. Để khắc phục, các nhà khoa đã cải tiến, sử dụng một cấu trúc mới, nên chất lượng được nâng cao, hoạt động ổn định hơn. Pin được ra đời bằng kỹ thuật in lai 2D/3D.

Trong cấu trúc này 2D đóng vai trò như một cửa sổ bảo vệ để chống lại độ ẩm, còn perovskite 3D làm nhiệm vụ sinh điện. Cấu trúc pin được "in" theo từng lớp, giống như các lớp bánh sandwich chồng lên nhau, có diện tích rộng 10 x 10 cm², quy mô có thể áp dụng cho thương mại

Các pin năng lượng mặt trời perovskite lai 2D/3D kiểu này có độ bền lớn, khả năng chịu được oxy và nước, nhưng vẫn đảm bảo hấp thụ ánh sáng truyền tải điện. Tuy nhiên, hiệu quả vẫn còn thấp, mới chỉ đạt  11,2%, nhưng đổi lại, hiệu suất lại rất ổn định trong hơn 10.000 giờ, và không tổn thất hiệu năng.

"Tầm quan trọng nhất trong nghiên cứu là dùng công nghệ in lai 2D/3D đa chiều để cho ra đời pin perovskite ổn định, giá rẻ..., mở ra những triển vọng mới cho các loại quang điện tử perovskite trong tương lai. Không giống silicon, pin perovskite có thể tồn tại ở dạng trong suốt hoặc theo các gam màu  khác nhau, có thể lắp tại những vị trí mà pin silicon không thể", Mohammad Khaja Nazeeruddin- Trưởng nhóm nghiên cứu ở EPF cho hay.