Bài học rút ra chính
- Các nhà nghiên cứu ở Úc đã phát triển một loại pin mặt trời bán trong suốt đặc biệt.
- Nó kém hiệu quả hơn một chút so với các tấm pin mặt trời truyền thống nhưng cho phép đủ ánh sáng để sử dụng làm cửa sổ.
- Các nhà nghiên cứu muốn lắp đặt các cửa sổ tạo điện bán trong suốt này trong các tòa nhà chọc trời thường thiếu không gian trên mái cho các tấm pin mặt trời truyền thống.
Các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra một giải pháp sáng tạo để biến những cái chướng mắt ở đô thị thành những máy phát năng lượng sạch.
Một nhóm các nhà nghiên cứu Úc đã tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời bán trong suốt mà họ hiểu rằng một ngày nào đó có thể cho phép các tòa nhà chọc trời tạo ra năng lượng của riêng chúng. Các tế bào năng lượng mặt trời trong suốt được làm từ tế bào perovskite, thường được ca ngợi là tương lai của pin mặt trời.
“Công việc này cung cấp một bước tiến lớn hướng tới việc hiện thực hóa các thiết bị perovskite ổn định và hiệu quả cao có thể được triển khai như các cửa sổ năng lượng mặt trời để thực hiện cơ hội thị trường chưa được khai thác rộng rãi,” Giáo sư Jacek Jasieniak từ Khoa Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu tại Đại học Monash, cho biết trong một thông cáo báo chí của trường đại học.
Hỗ trợ Windows
Silicon tinh thể đã là sự lựa chọn hàng đầu để xây dựng các tấm pin mặt trời trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các giải pháp thay thế, chủ yếu là do quá trình tốn kém và chuyên sâu để tạo ra các tấm pin mặt trời dựa trên silicon.
Pin mặt trờiPerovskite đã nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Perovskite được đặt tên cho cấu trúc tinh thể đặc biệt của nó. Nhà khoa học người Đức Gustav Rose đã phát hiện ra nó vào năm 1839. Perovskites rất dễ tổng hợp và cấu trúc đặc biệt của chúng khiến chúng có hiệu suất cao như quang điện (PV) để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.
Dựa trên điều này, nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Xuất sắc về Khoa học Exciton của ARC do Giáo sư Jasieniak đứng đầu đã tạo ra các tế bào perovskite với hiệu suất chuyển đổi là 15,5%, đồng thời cho phép hơn 20% ánh sáng nhìn thấy xuyên qua. Để thực hiện điều này, các tế bào silicon trên mái nhà thường có hiệu suất khoảng 20%.
Vào năm 2020, cùng một nhóm các nhà nghiên cứu đã sản xuất pin mặt trời perovskite bán trong suốt với hiệu suất chuyển đổi điện năng 17% và có thể cho 10% ánh sáng nhìn thấy xuyên qua.
Mặc dù hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong nghiên cứu mới nhất thấp hơn một vài khía so với kết quả trước đó của nhóm, nhưng lượng ánh sáng nhìn thấy mà vật liệu mới cho phép truyền qua đã tăng gấp đôi. Các nhà nghiên cứu cho rằng điều này sẽ làm tăng đáng kể tiềm năng sử dụng của chúng trong một loạt các ứng dụng trong thế giới thực.
"[Pin mặt trời bán trong suốt] đã thu hút sự chú ý đáng kể trên thị trường quang điện tích hợp trong tòa nhà (BIPV), vì chúng làm tăng đáng kể diện tích bề mặt có sẵn có thể được sử dụng để tạo ra điện trong môi trường đô thị", lưu ý các nhà nghiên cứu. "Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là giảm nhiệt lượng tỏa ra vào các tòa nhà bằng cách hấp thụ và phản xạ một phần ánh sáng mặt trời."
Gần hơn một bước
Một cải tiến khác trong pin mặt trời perovskite được tạo ra như một phần của nghiên cứu mới nhất là tính ổn định lâu dài khi được thử nghiệm để chiếu sáng và sưởi ấm liên tục, mà các nhà nghiên cứu mô phỏng các điều kiện vật liệu sẽ gặp phải trong thế giới thực.
Các tòa nhà hiện không được xây dựng để đáp ứng các mặt tiền tạo ra năng lượng.
"Khoa học nền tảng hoạt động và khái niệm này thật tuyệt vời, đặc biệt là đối với các tòa nhà có mặt tiền bằng kính lớn và không gian mái tương đối ít có sẵn cho quang điện silicon thông thường," Dr. James O'Shea, Phó Giáo sư & Độc giả về Vật lý. Trường Vật lý & Thiên văn học và Viện Năng lượng Đại học Nottingham, nói với Lifewire trong một email.
Lance Wheeler, một nhân viên khoa học tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), cũng rất hào hứng với sự phát triển này. "Các chỉ số về hiệu quả và tính minh bạch của cửa sổ PV perovskite tiếp tục tăng và có thể dẫn đến các tác động trong thế giới thực", Wheeler nói với Lifewire qua email.
Tuy nhiên, Wheeler chỉ ra rằng một số lĩnh vực cần được giải quyết bên cạnh tính hiệu quả và minh bạch trước khi chúng ta thấy các cửa sổ PV bán trong suốt này được triển khai phổ biến.
Đối với những người mới bắt đầu, họ cần phải có một màu sắc có thể chấp nhận được về mặt thẩm mỹ. Wheeler cho biết các ô Perovskite có màu vàng, cam hoặc đỏ và cần có một lớp bổ sung để thay đổi màu sắc thành xám trung tính hoặc xanh lam và xanh lá cây tinh tế, những màu phổ biến nhất đối với cửa sổ.
Wheeler cũng thừa nhận rằng trong khi vật liệu perovskite đã có một chặng đường dài về độ bền, các ứng dụng tích hợp trong tòa nhà thậm chí còn đòi hỏi nhiều hơn so với năng lượng mặt trời trên mái nhà hoặc quy mô tiện ích vì việc hỏng hóc và thay thế tốn kém hơn và gây khó chịu cho người cư ngụ.
Tiến sĩ. O'Shea đề xuất pin mặt trời perovskite có thể được sử dụng song song với silicon truyền thống để tạo ra các tế bào lai với hiệu suất cao hơn. Ông tin tưởng sự phát triển của các cửa sổ năng lượng mặt trời sẽ giúp thúc đẩy sự phát triển hoàn thiện của công nghệ pin mặt trời perovskite, dẫn đến việc chúng được áp dụng nhiều hơn trong những năm tới.
"Các tòa nhà hiện không được xây dựng để đáp ứng các mặt tiền tạo ra năng lượng," Wheeler chỉ ra. "Cần phải có sự giáo dục và thay đổi đối với ngành xây dựng trước khi điều này xảy ra trên quy mô lớn."
