Nâng cao hiệu quả của pin mặt trời để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch vẫn là trọng tâm của nghiên cứu năng lượng mặt trời. Một nhóm hợp tác do nhà vật lý Tiến sĩ Felix Lang từ Đại học Potsdam dẫn đầu, cùng với Giáo sư Lei Meng và Giáo sư Yongfang Li từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc ở Bắc Kinh, đã phát triển một pin mặt trời song song đạt được hiệu suất kỷ lục. Phát hiện của họ, hiện được công bố trênThiên nhiên, kết hợp perovskite với vật liệu hữu cơ để tạo ra thiết bị cải tiến này.
Bằng cách tích hợp các vật liệu hấp thụ các bước sóng riêng biệt – xanh lam/xanh lá cây và đỏ/hồng ngoại – một thiết kế song song sẽ tối đa hóa việc sử dụng ánh sáng mặt trời. Chiến lược này được công nhận rộng rãi như một phương pháp quan trọng để nâng cao hiệu suất của pin mặt trời.
Theo truyền thống, các thành phần hấp thụ màu đỏ/hồng ngoại của pin mặt trời dựa vào các vật liệu như silicon hoặc CIGS (đồng indium gallium selenide). Mặc dù hiệu quả nhưng những vật liệu này đòi hỏi nhiệt độ xử lý cao, dẫn đến tăng lượng khí thải carbon.
Trong nghiên cứu đột phá này, Lang và các đồng nghiệp đã sử dụng hai công nghệ pin mặt trời mới nổi: pin mặt trời perovskite và pin mặt trời hữu cơ, cả hai đều được sản xuất ở nhiệt độ thấp với lượng khí thải carbon tối thiểu. Pin mặt trời song song của họ đạt được hiệu suất ấn tượng 25,7% nhờ hai tiến bộ đáng kể.
Đầu tiên là sự tổng hợp pin mặt trời hữu cơ cải tiến của Meng và Li, có khả năng hấp thụ sâu hơn vào phổ hồng ngoại. Tuy nhiên, theo Lang, lớp perovskite vẫn là một nút thắt cổ chai do giảm hiệu suất khi điều chỉnh theo mục tiêu là ánh sáng xanh lam/xanh lục. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một lớp thụ động mới cho vật liệu perovskite, giúp giảm thiểu các khiếm khuyết một cách hiệu quả và nâng cao hiệu suất tổng thể của tế bào.
