Nghiên cứu mới nhất về tấm pin quang điện

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang làm việc trên ba lĩnh vực chính của nghiên cứu quang điện: silic tinh thể, perovskite và pin mặt trời linh hoạt. Ba lĩnh vực này bổ sung cho nhau và có tiềm năng làm cho công nghệ quang điện thậm chí còn hiệu quả hơn.

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 vào việc phát triển các PV 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 nối III-V dự kiến ​​có mức hiệu suất lên tới 30%.

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

Perovskite có thể kết hợp với vật liệu silicon để tạo ra một tế bào quang điện hiệu quả và bền bỉ. Tế bào quang điện tinh thể perovskite có thể hiệu quả hơn silicon 20 phần trăm. Vật liệu perovskite và Si-PV cũng đã cho thấy mức hiệu quả kỷ lục lên tới 28 phần trăm. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ hai mặt cho phép tế bào quang điện thu năng lượng từ cả hai mặt của tấm pin. Điều này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng thương mại vì nó 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 làm cho pin mặt trời tiết kiệm hơn. Chúng cũng có thể giúp tạo ra các tấm pin ít bị hư hỏng hơn.

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời Tandem Perovskite cực kỳ hiệu quả. Tế bào 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 điều tra việc sử dụng các thiết bị PV 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 có khí hậu lạnh, nơi hiệu suất của tấm pin bị hạn chế. Nhiệt độ của các ô có thể tăng lên hơn 25 độ C trên mái nhà tối. Các ô cũng có thể được làm mát bằng nước, giúp chúng hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu này gần đây cũng đã khám phá ra việc sử dụng các tế bào quang điện linh hoạt. Các tấm pin này có thể chịu được việc ngâm trong nước và cực kỳ nhẹ. Chúng cũng có thể chịu được khi bị ô tô cán qua. Nghiên cứu của họ được hỗ trợ bởi Chương trình Eni-MIT Alliance Solar Frontiers. Họ cũng đã có thể phát triển một phương pháp mới để thử nghiệm các tế bào quang điện.

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 khác nhau 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.