Cốt lõi của thiết kế này là đồng indium gallium selenide (CIGS), một chất bán dẫn sử dụng rộng rãi, được biết đến với khoảng cách băng thông có thể điều chỉnh, khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, độ nhạy thấp với sự thay đổi nhiệt độ và độ bền tuyệt vời trong thời gian dài. Các đặc tính này khiến CIGS trở thành vật liệu lý tưởng cho lớp dưới cùng của pin mặt trời song song thế hệ tiếp theo.
Trong pin mặt trời song song linh hoạt, lớp perovskite trên cùng, một vật liệu hấp thụ ánh sáng hiệu quả, được ghép nối với lớp CIGS dưới cùng. Sự kết hợp này mang lại tiềm năng lớn cho tấm pin mặt trời nhẹ, hiệu suất cao. Tuy nhiên, kết cấu thô ráp của lớp CIGS khiến việc phủ lớp màng perovskite chất lượng cao bên trên trở nên khó khăn, cản trở chính cho sự phát triển thương mại.
Trong một nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Energy tháng 4/2025, một nhóm nghiên cứu từ Viện công nghệ và kỹ thuật vật liệu Ninh Ba (NIMTE) thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, đưa ra phương pháp tiếp cận sáng tạo để nâng cao hiệu suất của các ô pin mặt trời perovskite bên trên bề mặt CIGS thô ráp.
Các nhà khoa học đã tách quá trình hấp thụ và hòa tan lớp đơn tự lắp ráp (SAM), đồng thời tích hợp gieo hạt perovskite. Họ dùng dung môi có độ phân cực cao để ngăn SAM kết cụm trong quá trình hòa tan, còn dung môi có độ phân cực thấp hoạt động thúc đẩy sự hình thành SAM dày đặc trong quá trình hấp thụ. Ngoài ra, lớp gieo hạt được trộn sẵn đã cải thiện khả năng thấm ướt và độ kết tinh của perovskite, đảm bảo độ bám dính mạnh vào chất nền.
Với những cải tiến này, nhóm nghiên cứu chế tạo được pin mặt trời song song perovskite/CIGS nguyên khối linh hoạt, có kích thước 1,09 cm². Thiết bị đạt được hiệu suất ổn định ấn tượng là 24,6% (được chứng nhận là 23,8%), một trong những giá trị cao nhất được báo cáo cho đến nay đối với pin mặt trời màng mỏng linh hoạt, có thể cạnh tranh với các tấm pin mặt trời cứng hàng đầu.
Sau 320 giờ hoạt động và 3.000 chu kỳ uốn cong ở bán kính 1 cm, thiết bị vẫn giữ được hơn 90% hiệu suất ban đầu, chứng tỏ độ bền cơ học và độ ổn định lâu dài vượt trội. Thành tựu này mở đường cho việc phát triển pin mặt trời song song linh hoạt, hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí, thúc đẩy ứng dụng thương mại của công nghệ pin mặt trời song song.
