Các nhà nghiên cứu NUS phát minh pin mặt trời ba đỉnh song song mới có hiệu suất cao nhất thế giới

(SeaPRwire) –   SINGAPORE, Tháng Ba 5, 2024 — Các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển một loại tế bào mặt trời song song ba lớp mới kết hợp perovskit/Si có khả năng đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục thế giới là 27,1% trên một diện tích hấp thụ năng lượng mặt trời 1 cm vuông, đại diện cho tế bào mặt trời song song ba lớp kết hợp perovskit/Si hiệu quả nhất cho đến nay.

National University of Singapore Logo (PRNewsFoto/National University of Singapore)

Các tế bào mặt trời có thể được chế tạo thành nhiều lớp và lắp ráp thành các tế bào mặt trời đa lớp nhằm tăng hiệu suất. Mỗi lớp được làm từ các vật liệu quang điện khác nhau và hấp thụ năng lượng mặt trời trong phạm vi bước sóng khác nhau. Tuy nhiên, công nghệ tế bào mặt trời đa lớp hiện tại vẫn còn nhiều vấn đề như mất mát năng lượng dẫn đến điện áp thấp và độ bền của thiết bị khi hoạt động.

Để vượt qua những thách thức này, Giáo sư trợ lý Hou Yi đã dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Quốc gia SingaporeTrường Đại học Quốc gia Singapore để chứng minh thành công việc tích hợp axyanat vào tế bào mặt trời perovskit nhằm phát triển một tế bào mặt trời song song ba lớp kết hợp perovskit/Si tiên tiến vượt trội so với các tế bào mặt trời đa lớp tương tự.

“Đáng chú ý, sau 15 năm nghiên cứu liên tục trong lĩnh vực tế bào mặt trời dựa trên perovskit, công trình này là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về việc bổ sung axyanat vào perovskit nhằm tăng cường độ bền cấu trúc và cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng”, Giáo sư trợ lý Hou nói.

Quá trình thực nghiệm dẫn đến phát hiện mang tính đột phá này đã được công bố trên vào ngày 4 tháng 3 năm 2024.

Chế tạo công nghệ tế bào mặt trời hiệu quả năng lượng

Tương tác giữa các thành phần cấu trúc perovskit quyết định phạm vi năng lượng mà chúng có thể đạt được. Điều chỉnh tỷ lệ các thành phần này hoặc tìm một chất thay thế trực tiếp có thể giúp sửa đổi phạm vi năng lượng của perovskit. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây vẫn chưa tạo ra một công thức perovskit với phạm vi năng lượng siêu rộng và hiệu quả cao.

Trong công trình được công bố gần đây này, nhóm nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore đã thử nghiệm với axyanat, một loại giả halogen mới, như một chất thay thế cho bromua – một ion thuộc nhóm halogen thường được sử dụng trong perovskit. Tiến sĩ Liu Shunchang, nhà nghiên cứu thuộc nhóm của Giáo sư trợ lý Hou, đã sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau để xác nhận việc tích hợp axyanat vào cấu trúc perovskit thành công, và chế tạo một tế bào mặt trời dựa trên perovskit tích hợp axyanat.

Phân tích kế tiếp về cấu trúc nguyên tử của perovskit mới đã cung cấp — lần đầu tiên — bằng chứng thực nghiệm rằng việc tích hợp axyanat giúp ổn định cấu trúc và hình thành các tương tác quan trọng bên trong perovskit, chứng minh rằng nó là một chất thay thế khả thi cho halogen trong các tế bào mặt trời dựa trên perovskit.

Khi đánh giá hiệu suất, các nhà khoa học của Đại học Quốc gia Singapore phát hiện ra rằng các tế bào mặt trời dựa trên perovskit tích hợp axyanat có thể đạt điện áp cao hơn là 1,422 volt so với 1,357 volt đối với các tế bào mặt trời perovskit thông thường, với sự giảm đáng kể mất mát năng lượng.

Các nhà nghiên cứu cũng thử nghiệm tế bào mặt trời perovskit mới phát triển bằng cách vận hành liên tục ở công suất tối đa trong 300 giờ trong điều kiện kiểm soát. Sau thời gian thử nghiệm, tế bào mặt trời vẫn ổn định và hoạt động ở trên 96% công suất.

Được khích lệ bởi hiệu suất ấn tượng của các tế bào mặt trời perovskit tích hợp axyanat, nhóm nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore đã đưa phát minh mang tính đột phá này lên bước tiếp theo bằng cách sử dụng nó để lắp ráp một tế bào mặt trời song song ba lớp kết hợp perovskit/Si. Các nhà nghiên cứu đã ghép một tế bào mặt trời perovskit và một tế bào mặt trời silic để tạo thành một nửa tế bào song song hai lớp, cung cấp cơ sở lý tưởng cho việc gắn kết tế bào mặt trời perovskit tích hợp axyanat.

Một khi được lắp ráp, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng mặc dù cấu trúc phức tạp của tế bào mặt trời song song ba lớp kết hợp perovskit/Si, nó vẫn ổn định và đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục thế giới là 27,1% theo xác nhận của một phòng thí nghiệm độc lập về công nghệ quang điện.

“Nhìn chung, những tiến bộ này cung cấp những hiểu biết mang tính đột phá về việc giảm thiểu mất mát năng lượng trong các tế bào mặt trời perovskit và mở ra một hướng phát triển mới cho công nghệ tế bào mặt trời ba lớp dựa trên perovskit”, Giáo sư trợ lý Hou nói.

Bước tiếp theo

Hiệu suất lý thuyết của các tế bào mặt trời song song ba lớp kết hợp perovskit/Si vượt quá 50%, mang lại tiềm năng đáng kể cho việc cải thiện thêm, đặc biệt là trong các ứng dụng mà không gian lắp đặt bị hạn chế.

Tiếp tục, nhóm nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore hướng tới mở rộng công nghệ này lên các mô-đun lớn hơn mà không làm giảm hiệu suất và độ bền. Nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào các đổi mới ở giao diện và thành phần của perovskit – đây là những lĩnh vực then chốt được nhóm xác định để tiếp tục phát triển công nghệ này.

Đọc thêm tại:

Nguồn: Trường Đại học Quốc gia Singapore

Bài viết được cung cấp bởi nhà cung cấp nội dung bên thứ ba. SeaPRwire (https://www.seaprwire.com/) không đưa ra bảo đảm hoặc tuyên bố liên quan đến điều đó.

Lĩnh vực: Tin nổi bật, Tin tức hàng ngày

SeaPRwire cung cấp phát hành thông cáo báo chí thời gian thực cho các công ty và tổ chức, tiếp cận hơn 6.500 cửa hàng truyền thông, 86.000 biên tập viên và nhà báo, và 3,5 triệu máy tính để bàn chuyên nghiệp tại 90 quốc gia. SeaPRwire hỗ trợ phân phối thông cáo báo chí bằng tiếng Anh, tiếng Hàn, tiếng Nhật, tiếng Ả Rập, tiếng Trung Giản thể, tiếng Trung Truyền thống, tiếng Việt, tiếng Thái, tiếng Indonesia, tiếng Mã Lai, tiếng Đức, tiếng Nga, tiếng Pháp, tiếng Tây Ban Nha, tiếng Bồ Đào Nha và các ngôn ngữ khác.