Một nhóm nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc, dẫn dắt bởi Daehwan Kim và Shijoon Sung tại Viện khoa học & công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST), vừa phát triển loại pin mặt trời mới, có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời từ cả hai mặt, giúp tăng sản lượng điện mà không cần thêm không gian.
Công nghệ năng lượng mặt trời “hai mặt” mới này, dựa trên pin mặt trời màng mỏng làm từ đồng, indium, selenium (CuInSe₂), được thiết kế để hoạt động trên các bề mặt trong suốt. Khám phá của họ được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials.
Không giống như pin mặt trời truyền thống, chỉ hấp thụ ánh sáng từ mặt trước, pin mặt trời hai mặt thu nhận ánh sáng mặt trời từ cả mặt trước và mặt sau. Điều này làm cho chúng đặc biệt hữu ích trong môi trường có ánh sáng phản xạ, như trên mái nhà, tòa nhà kính, các bề mặt phản chiếu…
Cho đến nay, một trong những trở ngại lớn trong việc chế tạo loại pin mặt trời tiên tiến này là cần nhiệt độ sản xuất cao, điều làm hỏng vật liệu trong suốt sử dụng trong pin hai mặt. Nhóm nghiên cứu DGIST tìm ra cách giải quyết vấn đề này.
Họ phát triển một phương pháp sản xuất pin mặt trời CuInSe₂ ở nhiệt độ thấp hơn nhiều, dưới 420°C. Họ cũng thêm bạc (Ag) vào quá trình sản xuất, giúp tạo ra vật liệu chất lượng cao ngay cả ở nhiệt độ thấp này.
Bước đột phá này cho phép chế tạo pin mặt trời trên vật liệu điện cực trong suốt, vốn nhạy nhiệt hơn nhưng lại cần thiết cho thiết kế hai mặt. Để tăng cường hiệu suất hơn nữa, nhóm nghiên cứu bổ sung gallium (Ga) vào lớp dưới cùng của pin mặt trời.
Kết quả là một pin mặt trời màng mỏng hai mặt có hiệu suất ấn tượng. Ở mặt trước, pin đạt hiệu suất 15,3%, ở mặt sau đạt 8,44%. Kết hợp lại, điều này mang lại mật độ phát điện hai mặt là 23,1 miliwatt/cm2, một trong những kết quả tốt nhất đối với pin mặt trời trên vật liệu trong suốt.
Công nghệ mới này cải thiện khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng của pin, giúp chúng có tiềm năng ứng dụng thú vị. Pin hai mặt tiên tiến này có thể thiết kế tích hợp trên các tòa nhà, nơi tấm pin được gắn vào tường hoặc cửa sổ.
Pin hai mặt này cũng có khả năng sử dụng trong nông nghiệp, nơi ánh sáng mặt trời xuyên qua các tấm pin để hỗ trợ cây trồng phát triển bên dưới. Ngoài ra, chúng có thể kết hợp sử dụng trong các pin mặt trời “song song” nhiều lớp để đạt hiệu suất năng lượng cao hơn nữa.
Các nhà nghiên cứu cho biết, công trình này mở ra hướng đi mới cho các tấm pin mặt trời hiệu quả và linh hoạt hơn trong tương lai, đặc biệt là sử dụng trong môi trường mà cả hai mặt của tấm pin đều có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời.
