Gửi bình luận
Các nhà khoa học Trung Quốc đã biến pin mặt trời silicon cứng thành dạng đàn hồi mỏng và mềm như giấy. Công nghệ đột phá này hứa hẹn được ứng dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, thiết bị điện tử và nguồn năng lượng di động.
Trong vài năm qua, những tiến bộ trong vật liệu và công nghệ sản xuất đã đem đến những thành tựu ấn tượng về hiệu suất của pin mặt trời silicon.
Pin mặt trời silicon chiếm khoảng 95% pin mặt trời được sử dụng trên thị trường quang điện. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong các trang trại năng lượng mặt trời trên mặt đất và điện mặt trời phân tán kể từ khi chi phí sản xuất và phát điện giảm xuống.
Nhưng việc phát triển các tế bào năng lượng pin mặt trời có hiệu suất cao và khả thi về mặt thương mại, nhẹ, linh hoạt và chi phí thấp cũng như có thể được sử dụng trên quy mô lớn vẫn là một thách thức.
Pin mặt trời màng mỏng hiện đang được sử dụng được làm từ silicon vô định hình, cadmium Telluride, chất hữu cơ và perovskites.
Theo Liu Wezhu, Giáo sư tại Trung tâm Công nghệ năng lượng mới của Viện Khoa học Trung Quốc, Viện Khoa học vi mô và công nghệ thông tin Thượng Hải (SIMIT): "Việc sử dụng chúng bị hạn chế do hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp… giải phóng các vật liệu độc hại vào môi trường, hiệu suất kém hơn trong trường hợp diện tích lớn và điều kiện hoạt động không ổn định".
Nhóm nghiên cứu của ông Liu đã đưa ra một cấu trúc đổi mới cho pin mặt trời silicon để làm cho chúng linh hoạt hơn và việc sản xuất hàng loạt cũng mang tính khả thi.
Các nhà khoa học từ SIMIT, Đại học Khoa học và công nghệ Trường Sa và Công ty Dầu mỏ Ả Rập Saudi đã công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Nature vào ngày 24.5.
Sự phát triển này có thể mở ra những cơ hội mới trong các lĩnh vực như thiết bị điện tử có thể đeo được, truyền thông di động, năng lượng di động cho phương tiện, quang điện tích hợp trong kiến trúc và trong hàng không vũ trụ.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách quan sát các tế bào năng lượng mặt trời silicon được đặt dưới ứng suất uốn. Họ phát hiện ra rằng vết nứt luôn bắt đầu ở một rãnh sắc nét hình chữ V ở rìa của tấm bán dẫn silicon - khu vực mà họ xác định là "điểm yếu" của nó.
"Hiểu được điểm yếu này của pin mặt trời đã giúp chúng tôi thay đổi cấu trúc của khu vực cạnh của tấm bán dẫn silicon. Chúng tôi đã thay thế các rãnh chữ V sắc nét bằng các rãnh chữ U mượt mà hơn, giúp phân phối hiệu quả lực uốn và ngăn chặn sự nứt gãy. Kết quả cuối cùng là cho ra một loại pin mặt trời silicon nhẹ, linh hoạt và hiệu quả cao", Di Zengfeng, một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết.
Theo nghiên cứu trên, pin mặt trời silicon mới này có tính linh hoạt chưa từng có. Với kích thước 60 micromet, nó có thể được gấp lại như một tờ giấy. Nó cũng có thể chịu được uốn cong nhiều lần, với bán kính uốn cong nhỏ hơn 5mm và góc uốn vượt quá 360 độ.
Các nhà nghiên cứu cũng tiến hành kiểm tra độ bền trong các điều kiện khác nhau. Các tế bào năng lượng mặt trời silicon giữ lại 100% hiệu suất chuyển đổi năng lượng của chúng sau 1.000 chu kỳ uốn. Chúng cũng giữ lại 99,62% năng lượng sau khi chu kỳ nhiệt giữa âm 70 độ C và 85 độ C trong 120 giờ.
Trong một thử nghiệm về sức cản của gió, các nhà nghiên cứu đã gắn một mô đun tế bào năng lượng mặt trời silicon vào một túi khí được bơm căng và sử dụng một chiếc quạt mạnh để tạo mô hình tác động của gió thổi với tốc độ 30 mét/giây trong một cơn bão dữ dội. Sau khi va chạm không khí liên tục trong 20 phút, mức hao hụt điện năng tương đối chỉ là 3,07%, cho thấy tiềm năng sử dụng nó trong hàng không vũ trụ, chẳng hạn như khinh khí cầu do thám.
"Song cần thực hiện thêm các thử nghiệm tại chỗ trước khi sản xuất quy mô lớn để đảm bảo độ ổn định nhất quán trong điều kiện vận hành thực tế", ông Liu Wenzhu nói thêm.
