Các nhà khoa học tại Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) Đức, tiến hành một thí nghiệm dài hạn trên mái một tòa nhà tại khuôn viên Adlershof. Họ cho nhiều loại pin mặt trời khác nhau tiếp xúc với điều kiện thời tiết, ghi lại hiệu suất của chúng, trong số đó có pin mặt trời perovskite.
Dr Carolin Ulbrich và Dr Mark Khenkin tại HZB, đánh giá dữ liệu đo lường trong 4 năm và trình bày phát hiện của họ trên tạp chí Advanced Energy Materials. Đây là chuỗi đo lường dài nhất về pin perovskite sử dụng ngoài trời cho đến nay.
Các nhà khoa học nhận thấy, pin mặt trời perovskite tiêu chuẩn, vật liệu quang điện mới có hiệu suất cao và chi phí sản xuất thấp, hoạt động rất tốt trong những tháng mùa hè, thậm chí trong nhiều năm, nhưng hiệu suất giảm dần trong những tháng trời âm u hơn.
Hiện nay, pin mặt trời perovskite nhỏ ở quy mô phòng thí nghiệm, có thể đạt hiệu suất lên tới 26,95% trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Chúng không đắt tiền, dễ sản xuất, những tấm pin mặt trời đầu tiên dựa trên perovskite đã được bán ra.
Tuy nhiên, điều quan trọng là hiểu rõ hành vi lâu dài của pin mặt trời perovskite khi sử dụng ngoài trời để dự đoán tốt hơn sản lượng điện năng và tuổi thọ. Nhóm nghiên cứu, được hỗ trợ bởi dự án TAPAS do Helmholtz tài trợ với Đại học Ljubljana, thiết lập trạm thử nghiệm ngoài trời quy mô lớn.
Các giá đỡ trang bị pin mặt trời và công nghệ đo lường được lắp đặt trên mái nhà. Chúng được tiếp xúc với nắng, gió và thời tiết quanh năm. Các pin này được sản xuất tại HZB bởi nhóm của Eva Unger.
Kết quả rất khả quan: công suất cực đại gần như giữ nguyên trong hai mùa hè đầu tiên và chỉ giảm khoảng 2% về giá trị tuyệt đối giữa mùa hè đầu tiên và mùa hè thứ tư. Tuy nhiên, hiệu suất giảm khoảng 30% trong những tháng mùa đông.
Nhóm nghiên cứu xác định được một số lý do cho điều này. Ở vĩ độ cao hơn, chẳng hạn như tại địa điểm Berlin, sự phân bố quang phổ của ánh sáng mặt trời thay đổi, tỉ lệ thành phần “xanh lam” lớn hơn vào mùa hè và tỉ lệ thành phần “đỏ” lớn hơn vào mùa đông.
Trong khi đó, pin mặt trời perovskite chủ yếu có khả năng chuyển đổi ánh sáng xanh lam thành năng lượng điện. Ở những vị trí gần xích đạo hơn, những thay đổi quang phổ này ít rõ rệt hơn, nghĩa là pin mặt trời perovskite có khả năng mang lại hiệu suất ổn định hơn trong suốt cả năm.
