Nghiên cứu mới nhất về tấm pin quang điện

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tập trung vào ba lĩnh vực chính của nghiên cứu quang điện: silicon tinh thể, perovskite và pin mặt trời linh hoạt. Ba lĩnh vực này bổ sung cho nhau và có tiềm năng giúp công nghệ quang điện hiệu quả hơn nữa.

Silic tinh thể là vật liệu bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất trong các tấm pin mặt trời. Tuy nhiên, hiệu suất của nó thấp hơn nhiều so với giới hạn lý thuyết. Do đó, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tập trung phát triển các tấm pin quang điện tinh thể tiên tiến. Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia hiện đang tập trung phát triển các vật liệu đa tiếp giáp III-V, dự kiến có hiệu suất lên tới 30%.

Perovskite là một loại pin mặt trời tương đối mới, gần đây đã được chứng minh là hiệu quả và hiệu suất cao. Những vật liệu này còn được gọi là "phức hợp quang hợp". Chúng đã được sử dụng để tăng hiệu suất của pin mặt trời. Dự kiến chúng sẽ được thương mại hóa trong vài năm tới. So với silicon, perovskite tương đối rẻ tiền và có nhiều ứng dụng tiềm năng.

Perovskite có thể được kết hợp với vật liệu silicon để tạo ra pin mặt trời hiệu quả và bền bỉ. Pin mặt trời tinh thể perovskite có thể hiệu suất cao hơn silicon 20%. Vật liệu perovskite và Si-PV cũng đã cho thấy mức hiệu suất kỷ lục lên tới 28%. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ hai mặt cho phép pin mặt trời thu năng lượng từ cả hai mặt của tấm pin. Điều này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng thương mại, vì nó giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt.

Ngoài perovskite, các nhà nghiên cứu cũng đang khám phá các vật liệu có thể hoạt động như chất mang điện tích hoặc chất hấp thụ ánh sáng. Những vật liệu này cũng có thể giúp pin mặt trời tiết kiệm hơn, đồng thời giúp tạo ra các tấm pin ít bị hư hại hơn.

Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực chế tạo một loại pin mặt trời Tandem Perovskite cực kỳ hiệu quả. Loại pin này dự kiến sẽ được thương mại hóa trong vài năm tới. Các nhà nghiên cứu đang hợp tác với Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Quỹ Khoa học Quốc gia.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu các phương pháp mới để thu năng lượng mặt trời trong bóng tối. Các phương pháp này bao gồm chưng cất năng lượng mặt trời, sử dụng nhiệt từ tấm pin để làm sạch nước. Các kỹ thuật này đang được thử nghiệm tại Đại học Stanford.

Các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu việc sử dụng các thiết bị quang điện bức xạ nhiệt. Các thiết bị này sử dụng nhiệt từ tấm pin để tạo ra điện vào ban đêm. Công nghệ này đặc biệt hữu ích ở những vùng khí hậu lạnh, nơi hiệu suất của tấm pin bị hạn chế. Nhiệt độ của các cell pin có thể tăng lên hơn 25 độ C trên mái nhà tối. Các cell pin cũng có thể được làm mát bằng nước, giúp tăng hiệu suất.

Các nhà nghiên cứu này gần đây cũng đã khám phá ra ứng dụng của pin mặt trời dẻo. Những tấm pin này có thể chịu được ngâm trong nước và cực kỳ nhẹ. Chúng cũng có thể chịu được va chạm khi bị xe hơi cán qua. Nghiên cứu của họ được hỗ trợ bởi Chương trình Biên giới Năng lượng Mặt trời của Liên minh Eni-MIT. Họ cũng đã phát triển một phương pháp mới để thử nghiệm pin mặt trời.

Nghiên cứu mới nhất về tấm pin quang điện tập trung vào việc phát triển các công nghệ hiệu quả hơn, ít tốn kém hơn và bền hơn. Những nỗ lực nghiên cứu này đang được thực hiện bởi nhiều nhóm nghiên cứu tại Hoa Kỳ và trên toàn thế giới. Các công nghệ hứa hẹn nhất bao gồm pin mặt trời màng mỏng thế hệ thứ hai và pin mặt trời linh hoạt.