Pin mặt trời siêu mỏng: Bước ngoặt cho năng lượng tái tạo tương lai

Một nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano Iberia Quốc tế (INL) vừa công bố kết quả nghiên cứu đột phá trong lĩnh vực năng lượng tái tạo với việc chế tạo pin mặt trời siêu mỏng có hiệu suất cao. So với công nghệ truyền thống, loại pin mới không chỉ tiêu tốn ít vật liệu hơn mà còn có thể được sản xuất nhanh và rẻ hơn, đồng thời mang lại khả năng ứng dụng linh hoạt trong nhiều lĩnh vực.

Đột phá pin mặt trời siêu mỏng: nhẹ hơn, rẻ hơn và mạnh hơn.

Theo nhóm nghiên cứu, các tấm pin siêu mỏng vốn gặp hạn chế lớn do khả năng hấp thụ ánh sáng kém, khiến phần năng lượng mặt trời “rò rỉ” ra phía sau và làm giảm hiệu suất chuyển đổi điện năng. Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học của INL phối hợp với Đại học Uppsala (Thụy Điển), do Pedro Salomé dẫn đầu, đã sáng tạo ra một loại “gương cấu trúc nano” gắn ở mặt sau của pin mặt trời.

Thiết kế này sử dụng lớp vàng mỏng được tạo hoa văn nano và phủ nhôm oxit, hoạt động như một tấm gương phản xạ ánh sáng trở lại tế bào quang điện, giúp ánh sáng được hấp thụ lần thứ hai. Lớp oxit nhôm đồng thời giúp giảm tổn thất điện năng ở bề mặt sau, ngăn hiện tượng các electron tái hợp, từ đó hạn chế lãng phí năng lượng.

Thay vì sử dụng quy trình sản xuất phức tạp và tốn kém, nhóm nghiên cứu đã áp dụng kỹ thuật in thạch bản nano một bước, giúp rút ngắn thời gian chế tạo và tăng khả năng mở rộng lên quy mô công nghiệp. Trong thử nghiệm với tế bào quang điện ACIGS (Ag,Cu)(In,Ga)Se₂) siêu mỏng, hiệu suất của pin tăng khoảng 1,5%, nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng được cải thiện đáng kể.

Nhóm cũng phát hiện pin hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ 450°C, mức nhiệt giúp ngăn chặn sự khuếch tán của nguyên tử vàng - yếu tố từng gây suy giảm hiệu suất ở các mô hình trước đây.

Theo nhóm INL, thiết kế mới giải quyết đồng thời hai thách thức then chốt: quản lý ánh sáng và giảm tổn thất năng lượng. Nhờ đó, pin mặt trời siêu mỏng có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế, từ xe điện, công trình xây dựng cho đến các thiết bị điện tử di động.

Các nhà nghiên cứu nhận định phát minh này mở ra hướng đi mới cho công nghệ năng lượng mặt trời - kết hợp hiệu suất cao, giá thành thấp và tính linh hoạt. Đây được kỳ vọng là bước đệm quan trọng trong tiến trình sản xuất đại trà pin mặt trời siêu mỏng, thúc đẩy sự phát triển của ngành năng lượng tái tạo toàn cầu.