Các nhà nghiên cứu tại Đại học Manchester, Vương quốc Anh, do Giáo sư Thomas Anthopoulos dẫn đầu, đã thành công trong việc tạo ra pin mặt trời perovskite có độ ổn định cao, điều này có thể giúp đưa công nghệ chi phí thấp này sớm đưa sản xuất rộng rãi trên thị trường.
Để làm được điều này, họ chế tạo loại keo phân tử mới. Nó làm mịn bề mặt perovskite và loại bỏ các khuyết tật nhỏ trước đây gây tổn thất năng lượng và suy giảm vật liệu. Đáng nói, pin mặt trời perovskite đột phá này đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 25,4% trong quá trình thử nghiệm.
Silicon đã thống trị thị trường pin mặt trời trong nhiều thập kỷ. Silicon đáng tin cậy nhưng cũng nặng, cứng và đắt tiền trong sản xuất. Perovskite mang đến một lựa chọn thay thế hấp dẫn: nó mỏng, linh hoạt và cho thấy tiềm năng rẻ hơn nhiều.
Tuy nhiên, các phiên bản đầu tiên của pin mặt trời perovskite nổi tiếng là suy giảm nhanh chỉ trong vài ngày. Sự xuống cấp nhanh chóng này vẫn là rào cản cuối cùng, ngăn cản công nghệ này tiếp cận thị trường rộng rãi.
Các khuyết tật siêu nhỏ cũng dẫn đến các vấn đề về điện, làm rò rỉ năng lượng mà hầu như không thể theo dõi bằng các công cụ thông thường. Vật liệu perovskite tiên tiến hiện nay được biết là không ổn định dưới tác động của nhiệt hoặc ánh sáng, khiến pin bị xuống cấp nhanh hơn.
Tất cả khuyết tật tiềm ẩn này làm tắc nghẽn dòng điện, khiến vật liệu bị hỏng sớm, làm trì hoãn việc đưa pin này vào ứng dụng thực tế. Nhóm nghiên cứu đã cải tiến thiết kế pin perovskite bằng cách sử dụng các phối tử amidinium phân tử nhỏ.
Hoạt động như “chất kết dính phân tử”, các phân tử chuyên dụng này tạo ra lớp bảo vệ trên bề mặt perovskite. Liên kết hóa học này định hướng vật liệu tự sắp xếp thành các lớp có độ ổn định cao, kích thước thấp, đóng vai trò như lớp bảo vệ cấu trúc cho perovskite ba chiều thông thường.
Bằng cách loại bỏ các khuyết tật siêu nhỏ và làm mịn bề mặt, lớp phủ này đảm bảo dòng năng lượng hiệu quả, đồng thời ngăn pin bị phân hủy dưới nhiệt độ cao. Trong các thử nghiệm, pin có độ ổn định cao này, đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 25,4%.
Ngoài năng lượng đáng kể, công nghệ này còn chứng tỏ khả năng phục hồi mạnh mẽ, duy trì hơn 95% hiệu suất sau 1.100 giờ sử dụng liên tục. Đáng chú ý, pin vẫn ổn định ở nhiệt độ 85°C, chịu được nhiệt độ cực cao mà thông thường các phiên bản perovskite trước đây sẽ bị hỏng.
Bên cạnh đó, tiến bộ này nâng cao tiềm năng của năng lượng tái tạo, bằng cách mở ra khả năng in perovskite lên các bề mặt linh hoạt, chẳng hạn như cửa sổ cong, thiết bị nhẹ cắm trại và thậm chí cả vải may mặc. Nghiên cứu mới này, công bố trên tạp chí Science ngày 8/1/2025.
