Nghiên cứu mới nhất về tấm pin quang điện

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

Silicon 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 vào việc phát triển các tấm pin mặt trời tinh thể tiên tiến. Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia hiện đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu đa lớp III-V, dự kiến ​​sẽ đạt hiệu suất lên đến 30%.

Vật liệu perovskite là một loại pin mặt trời tương đối mới, gần đây đã được chứng minh là hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Những vật liệu này còn được gọi là "phức hợp quang hợp". Chúng đã được sử dụng để tăng hiệu quả của pin mặt trời và dự kiến ​​sẽ được thương mại hóa trong vài năm tới. So với silicon, perovskite có giá thành tương đối thấp và có nhiều tiềm năng ứng dụng.

Vật liệu perovskite có thể được kết hợp với silicon để tạo ra pin mặt trời hiệu quả và bền bỉ. Pin mặt trời tinh thể perovskite có thể hiệu quả hơn silicon tới 20%. Vật liệu perovskite và silicon-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 tìm hiểu các vật liệu có thể hoạt động như chất dẫn điện hoặc chất hấp thụ ánh sáng. Những vật liệu này cũng có thể giúp giảm chi phí sản xuất pin mặt trời. Chúng cũng có thể giúp tạo ra các tấm pin ít bị hư hại hơn.

Các nhà nghiên cứu hiện đang nỗ lực tạo ra một loại pin mặt trời perovskite ghép nối 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 hoạch năng lượng mặt trời trong điều kiện thiếu sáng. Các phương pháp này bao gồm chưng cất bằng năng lượng mặt trời, sử dụng nhiệt từ tấm pin để tinh lọc 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 nhiệt bức xạ. Các thiết bị này sử dụng nhiệt từ tấm pin để tạo ra điện vào ban đêm. Công nghệ này có thể đặc biệt hữu ích ở những vùng khí hậu lạnh, nơi hiệu suất của tấm pin bị hạn chế. Nhiệt độ của các tế bào có thể tăng lên hơn 25 độ C trên mái nhà tối. Các tế bào cũng có thể được làm mát bằng nước, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu này gần đây cũng đã phát hiện ra việc sử dụng các tấm pin mặt trời dẻo. Những tấm pin này có thể chịu được ngâm trong nước và cực kỳ nhẹ. Chúng cũng có khả năng chịu được va đập khi bị xe hơi cán qua. Nghiên cứu của họ được hỗ trợ bởi Chương trình Tiên phong Năng lượng Mặt trời của Liên minh Eni-MIT. Họ cũng đã phát triển được một phương pháp mới để thử nghiệm các tế bào quang điện.

Các 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 triển vọng nhất bao gồm pin mặt trời màng mỏng thế hệ thứ hai và pin mặt trời dẻo.