Các nhà khoa học từ Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời và Hydro Baden-Württemberg (ZSW) đã đạt được hiệu suất 21,1 phần trăm với pin mặt trời perovskite hoạt động song song – CIGS. Các mô-đun dựa trên màng mỏng này có hiệu quả cao, nhẹ và linh hoạt, đồng thời có thể mở ra cơ hội cho nhiều trường hợp sử dụng mới mà các mô-đun cứng tiêu chuẩn không phù hợp.
Mô-đun năng lượng mặt trời song song của ZSW có diện tích 9 cm vuông và đạt hiệu suất 21,1%. Nguyên mẫu này cũng có kiến trúc thành phần có thể mở rộng phù hợp cho sản xuất công nghiệp. Hiệu suất tốt nhất đạt được cho đến nay với các mô-đun năng lượng mặt trời song song làm bằng perovskite và CIGS chỉ cao hơn một chút ở mức 22 phần trăm. ZSW đã đạt được mức hiệu suất tuyệt vời là 26,6% với sự kết hợp các vật liệu này trong các tế bào phòng thí nghiệm nhỏ hơn.
Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả của các tế bào silicon phổ biến đang nhanh chóng đạt đến giới hạn thực tế là khoảng 27%. Công nghệ năng lượng mặt trời dựa trên perovskite có tiềm năng tăng hơn nữa lên hơn 30%, đặc biệt là khi sử dụng phương pháp mô-đun năng lượng mặt trời song song. Nó bao gồm các tế bào năng lượng mặt trời làm bằng các vật liệu khác nhau xếp chồng lên nhau. Các lớp hoạt động khác nhau hoạt động cùng nhau để tăng hiệu quả bằng cách cùng nhau sử dụng tốt hơn độ rộng của quang phổ mặt trời so với từng pin mặt trời riêng lẻ.
Tiến sĩ Jan-Philipp Becker, người đứng đầu bộ phận Quang điện: Nghiên cứu Vật liệu của ZSW cho biết: “Một số hợp chất trong loại vật liệu này thể hiện các đặc tính quang học và điện tử tuyệt vời, đồng thời có sẵn rất nhiều và không tốn kém trên Trái đất. “Với dải năng lượng quang học cao, các hợp chất trong mô-đun năng lượng mặt trời trên cùng có thể sử dụng dải năng lượng cao của quang phổ mặt trời rất hiệu quả. Đồng thời, chúng cho phép một phần đáng kể dải năng lượng thấp của quang phổ đi qua mô-đun năng lượng mặt trời phía dưới.”
Các tế bào quang điện silicon thông thường dường như là sự lựa chọn rõ ràng cho mô-đun năng lượng mặt trời phía dưới. Tuy nhiên, một đề xuất thậm chí còn thú vị hơn là chỉ sử dụng các công nghệ màng mỏng. Mô-đun dưới cùng cũng có thể được làm bằng perovskite hoặc CIGS, đây là trường hợp trong mô-đun của ZSW. CIGS là hỗn hợp các vật liệu – hơi đồng, indi và gali lắng đọng trên một chất nền cứng hoặc dẻo trong môi trường selen. Các chuyên gia của ZSW và các đối tác trong ngành đã phát triển công nghệ này và nâng cấp nó để sản xuất hàng loạt trong các dự án trước đó. Sự hấp thụ quang phổ của CIGS có thể được điều chỉnh để phù hợp hoàn hảo với hỗn hợp song song.
Phải mất nhiều giai đoạn phát triển kỹ thuật để đạt được những giá trị nổi bật này. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã tối ưu hóa các mô-đun con. Nửa mô-đun perovskite hàng đầu không chỉ phải có hiệu suất cao; nó cũng phải ở dạng bán trong suốt để cho phép đủ ánh sáng đi qua mô-đun phía dưới. Họ đã thực hiện một số cải tiến cho mục đích này, bao gồm phát triển các điện cực trong suốt hơn và tăng cường sự thụ động hóa của các lớp ranh giới.
Toàn bộ cấu trúc song song trong tất cả các ô và mô-đun đã chuẩn bị vượt trội so với các tế bào hoặc mô-đun riêng lẻ về hiệu quả. Điều này chứng tỏ tính ưu việt của các mô-đun năng lượng mặt trời song song. ZSW hiện đặt mục tiêu mở rộng quy mô hơn nữa và phát triển công nghệ màng mỏng song song trong nỗ lực chung với các khách hàng quan tâm trong ngành.
ZSW đã hợp tác với Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) trong sáng kiến nghiên cứu này, đây là một phần của dự án CAPITANO mới hoàn thành gần đây do Bộ Kinh tế và Hành động Khí hậu Liên bang Đức (BMWK) tài trợ.
Nguồn: themendesk
