Phát triển thành công pin năng lượng mặt trời Silicon

Trong nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Nature nanotechnology, các khoa học tại Đại học Aalto cho biết rằng họ đã chế tạo thành công tế bào năng lượng mặt trời sillicon đen với hiệu suất chuyển hóa 22,1%.

• Cấu Tạo Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Và Nguyên Lý Hoạt Động
• Pin Năng Lượng Mặt Trời Màng Mỏng
• Cách Phân Biệt Chất Lượng Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Nào Tốt

Mặc dù hiệu suất này chưa thể vượt mặt tế bào tinh thể silic dang dùng phổ biến hiện nay, nhưng đây lại là một bước tiến lớn, hứa hẹn sẽ được dùng tại các khu vực ít ánh sáng Mặt Trời nhưng vẫn tận dụng được nguồn năng lượng này.

Một trong những nguồn năng lượng có thể tái tạo phổ biến nhất là năng lượng Mặt Trời. Nhưng để thu thập ánh sáng Mặt Trời và chuyển hóa nó thành điện năng, bạn cần phải có các tế bào năng lượng Mặt Trời, chính xác hơn là các tế bào quang điện. Hiện nay, 90% các tế bào năng lượng Mặt Trời được dùng là tinh thể Silic (số liệu năm 2011) và trong điều kiện lý tưởng nhất, nó có hiệu suất chuyển hóa năng lượng là 25%. Nhược điểm lớn nhất của dạng tế bào năng lượng này là có kích thước khá cồng kềnh.

Một dạng tế bào năng lượng Mặt Trời khác cũng được sử dụng trước giờ là màng mỏng làm từ hợp chất Cadimi (Cd). Tế bào dạng này mỏng hơn khoảng 75% nhưng lại hấp thu ánh sáng Mặt Trời hiệu quả hơn so với Silic. Mặt khác, nó có trọng lượng nhẹ hơn, linh hoạt hơn nên được đánh giá là vật liệu lý tưởng để thu thập ánh sáng Mặt Trời. Tuy nhiên, nhược điểm rất lớn của Cadimi là có hiệu suất chuyển hóa thành điện năng thấp hơn so với đối thủ tinh thể Silic mặc dù hồi năm ngoái, một nhóm nghiên cứu báo cáo đã tăng hiệu suất chuyển hóa của Cadimi lên tới 20,4%.

Vậy loại Silic đen được phát triển mới đây có ưu điểm gì so với tinh thể silic hay Cadimi? Sự khác biệt đơn giản chỉ là nó được làm cho có bề mặt màu đen và nó sẽ vẫn hoạt động với hiệu suất cao trong những ngày ít nắng. Hãy hình dung việc bạn mặc một chiếc áo thun màu đen giữa trưa hè nắng nóng như hiện nay, chúng ta sẽ hiểu được lợi ích của việc chế tạo tế bào năng lượng màu đen. Về cơ bản, màu đen có xu hướng hấp thụ ánh sáng Mặt Trời nhiều hơn và nên sẽ thu thập được nhiều năng lượng hơn. Do đó, loại tế bào năng lượng Silic đen sẽ rất thích hợp để dùng tại các khu vực không có nhiều ánh sáng Mặt Trời nhưng vẫn đảm bảo tận dụng được nguồn năng lượng ít ỏi từ đó.

Từ trước đến nay, các tế bào năng lượng Mặt Trời khi chế tạo thành màu đen sẽ kéo theo việc sụt giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, việc tạo ra hiệu suất 22,1% bằng tế bào năng lượng Mặt Trời silic đen là một bước đột phá và đầy hứa hẹn. Hiện tại, dự án đã nhận được sự hỗ trợ của Liên minh châu Âu nhằm tiếp tục hoàn thiện công nghệ tế bào năng lượng Mặt Trời silic đen, tiến tới sản xuất trên quy mô công nghiệp. Công nghệ này hứa hẹn sẽ được trang bị tại khu vực Bắc Âu hoặc những khu vực có ít ánh sáng Mặt Trời (về cường độ và số ngày nắng) nhưng vẫn đảm bảm tận dụng được nguồn năng lượng gần như vô tận này.

Hà Vũ (Theo Science Daily, TTe)