Kesterite là loại khoáng chất tự nhiên, bao gồm đồng, kẽm, thiếc và lưu huỳnh (CZTS). Từ lâu, người ta biết đến tiềm năng của nó trong các ứng dụng pin mặt trời.
CZTS phù hợp sản xuất pin mặt trời vì nó dồi dào, thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí sản xuất và có độ ổn định lâu dài. Điều này khiến nó trở thành vật liệu hấp dẫn cho công nghệ năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo.
Pin mặt trời kesteritew được coi là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho pin mặt trời silicon truyền thống, thậm chí với cả pin perovskite. Mặc dù perovskite có hiệu suất cao hơn, nhưng lại gặp phải các vấn đề về độ ổn định.
Nhưng những nỗ lực trước đây nhằm khai thác hết tiềm năng của kesterite gặp thách thức do các khiếm khuyết hình thành trong quá trình sản xuất. Nhóm nghiên cứu giải quyết thách thức này bằng phương pháp mới liên quan đến xử lý hydro trong quá trình chế tạo.
Kỹ thuật này, được gọi là thụ động hóa hydro, có tác dụng trung hòa hiệu quả các tác động có hại của khiếm khuyết, cho phép pin mặt trời kesterite chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện với hiệu suất cải thiện đáng kể là 13,2%, tốt nhất từ trước đến nay.
Bước đột phá này dựa trên 6 năm nghiên cứu của nhóm UNSW, ban đầu đạt hiệu suất 11,4% cho các pin CZTS. Giờ đây, với phương pháp thụ động hóa hydro, họ phá vỡ kỷ lục trước đó, mở ra những khả năng mới cho công nghệ pin mặt trời kesterite.
Pin mặt trời kesterite rất phù hợp để sử dụng trong pin mặt trời song song, kết hợp các vật liệu khác nhau để thu được phổ ánh sáng mặt trời rộng hơn, đạt hiệu suất cao hơn.
Thành tựu của nhóm UNSW có ý nghĩa quan trọng đối với tương lai của năng lượng mặt trời. Nhóm nghiên cứu lạc quan rằng bước đột phá này sẽ mở đường cho việc thương mại hóa pin mặt trời kesterite vào năm 2030.
Vẫn còn nhiều việc phải làm để tìm cách giảm thiểu hơn nữa các khiếm khuyết tìm thấy trong CZTS, trong quá trình chế tạo hoặc xử lý sau chế tạo. Nhưng đây là vật liệu tốt, phổ biến, thân thiện với môi trường, có đặc tính quang điện tử tốt và có độ ổn định trong thời gian dài.
