Pin mặt trời thông thường bạn thấy trên mái nhà chỉ thu được ánh sáng mặt trời từ một phía. Nhưng bạn nghe nói về pin mặt trời hai mặt chưa? Pin cải tiến này có thể tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời chiếu vào cả mặt trước và mặt sau của chúng, giúp khai thác năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được sử dụng rộng rãi. Nguyên nhân là do pin mặt trời hai mặt cần có điện cực trong suốt để dẫn điện, trong khi vẫn cho phép ánh sáng đi qua.
Việc chế tạo điện cực như vậy là một thách thức vì các nhà khoa học phải khó khăn để tìm ra vật liệu điện cực trong suốt, bền, ổn định, hiệu quả và giá cả phải chăng. Cuối cùng, một nhóm nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Ấn Độ (IIT) Dharwad đã vượt qua được thách thức này.
Nghiên cứu mới nhất của họ nhấn mạnh đến sự phát triển một điện cực trong suốt, làm từ hai lớp niken oxit (NiO) và một lớp bạc (Ag). Tiến bộ độc đáo này không chỉ giúp pin mặt trời hiệu quả hơn mà còn tăng khả năng triển khai trong các ứng dụng công nghiệp và nông nghiệp.
Ví dụ, pin mặt trời hai mặt có thể được tích hợp vào nhà kính và cửa sổ trong suốt của nhà ở và các tòa nhà lớn.
Để chế tạo điện cực này, nhóm IIT sử dụng một kỹ thuật gọi là lắng đọng hơi vật lý năng lượng thấp. Trong quá trình này, vật liệu được bốc hơi trong buồng chân không, sau đó ngưng tụ trên bề mặt, tạo thành các lớp mỏng, đồng nhất.
Sử dụng phương pháp này, họ tạo ra cấu trúc Nio/Ag/Nio (NAN) ba lớp, tạo ra điện cực có độ dày dưới 40 nanomet. Thiết kế mỏng này phù hợp để sử dụng trong vật liệu xây dựng và kết hợp với các loại pin mặt trời khác.
Khi họ thêm điện cực NAN này vào pin mặt trời, các pin này đạt hiệu suất chuyển đổi điện năng là 9,05% và 6,54% khi ánh sáng chiếu vào các mặt khác nhau. Các pin cũng có hệ số hai mặt cao là 72%, nghĩa là chúng có thể thu được ánh sáng hiệu quả từ cả hai hướng.
Hơn nữa, khi các pin được thử nghiệm trong hơn 1.000 giờ mà không có bất kỳ lớp phủ bảo vệ nào, BPvSC (pin mặt trời perovskite hai mặt) hoạt động với hiệu suất ấn tượng là 80%. Hiệu suất của thiết bị bắt đầu giảm sau 2 tuần, điều này thường xảy ra với BPvSC, nhóm nghiên cứu lưu ý.
Đây không phải là thiết kế điện cực trong suốt đầu tiên cho pin mặt trời hai mặt. Tuy nhiên, các phương pháp tiếp cận đề xuất trước đây sử dụng các vật liệu như oxit thiếc indium (ITO) đắt tiền và dễ vỡ.
Hơn nữa, các vật liệu này cần được xử lý đặc biệt để trở nên bền và linh hoạt. Trong khi NAN không có yêu cầu như vậy và tương đối rẻ hơn. Do đó, nó có tiềm năng giúp công nghệ pin mặt trời perovskite hai mặt dễ tiếp cận, giá cả phải chăng hơn.
