Tin tức
Bên trong một phòng thí nghiệm đang chế tạo tấm pin năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo có gì?
Ẩn mình trên ngoại ô của Oxford, trung tâm nghiên cứu và phát triển năng lượng mặt trời trông giống như bất kỳ đơn vị công nghiệp tẻ nhạt nào dưới ánh nắng tháng 10. Nhưng đối với những người đam mê năng lượng xanh, phòng thí nghiệm của Oxford PV thú vị như Nhà máy Socola của Charlie.
Hàng chục tấm pin mặt trời được phát cho các nhà khoa học vào đầu ngày, họ bắt đầu làm việc và tiến hành thử nghiệm: điều chỉnh thành phần, thử nghiệm độ bền trong các buồng khí hậu, và sử dụng kính hiển vi để phân biệt các tấm pin tốt và xấu.
Nguyên liệu bí mật của họ? Perovskite, một cấu trúc tinh thể giúp tăng hiệu suất của các tấm pin mặt trời khi được phủ lên các tấm silicon truyền thống.
Oxford PV, được phát triển từ một dự án nghiên cứu của Đại học Oxford và có một nhà máy gần Berlin, đang dẫn đầu trong việc sản xuất các tế bào pin mặt trời tandem perovskite trên silicon.
Nó đang có mặt tại Oxford Pioneer Park, nơi các chuyên gia cũng đang làm việc chăm chỉ với động cơ điện và nhiệt hạch.
Oxford PV hiện đang gặt hái thành quả từ việc đi đầu trong công nghệ perovskite, với quyền sở hữu trí tuệ rộng lớn và một hợp đồng với một công ty tiện ích của Mỹ.
Perovskite trên silicon: Bước đột phá tiếp theo trong năng lượng mặt trời?
Không ai cần phải thuyết phục rằng tương lai sẽ chứa đựng rất nhiều năng lượng mặt trời. Ngoài việc có lợi cho khí hậu và an ninh năng lượng, năng lượng mặt trời và gió hiện là những phương thức sản xuất điện rẻ nhất ở gần như tất cả các quốc gia.
Tuy nhiên, các tấm pin silicon truyền thống đang chạm đến giới hạn hiệu suất của chúng, chỉ chuyển đổi khoảng 26% ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện.
“Chúng tôi được thành lập vào năm 2010, giữa làn sóng suy thoái của ngành năng lượng mặt trời, cho dù đó là ở châu Âu do cạnh tranh từ Trung Quốc hay ở Mỹ do sự thất bại của một số công ty năng lượng mặt trời mà khi đó còn mới,” Giám đốc điều hành Oxford PV, David Ward, nói với Euronews Green.
Trong suốt thập kỷ qua, silicon không có đối thủ thực sự – thời gian tối thiểu mà một công nghệ mới trong ngành công nghiệp phần cứng cần để vượt qua.
Oxford PV chỉ mới bắt đầu thấy thế giới thương mại thức tỉnh trước tiềm năng của perovskite trên silicon, với hiệu suất kỷ lục của một tế bào đạt 29,5% vào năm 2020.
Kể từ đó, như Ward mô tả, đã có một làn sóng các công ty gia nhập không gian tandem silicon perovskite, nhưng hầu hết vẫn chỉ đang cố gắng bắt kịp.
“Điểm chuyển mình rất nhanh, và điều này đã đúng trong toàn bộ ngành công nghiệp năng lượng mặt trời ở tất cả các thế hệ silicon,” Ward bổ sung.
Perovskite là gì và nó hoạt động như thế nào?
Perovskite là một khoáng vật hữu cơ được phát hiện ở Nga vào thế kỷ 19, được đặt theo tên của nhà khoáng vật học Lev Perovski. Nó cũng mô tả cấu trúc tinh thể của loại khoáng vật này, có thể chứa các nguyên tử khác nhau.
Perovskite của Oxford PV được sản xuất bằng máy móc (giúp giảm chi phí) và là một vật liệu bán dẫn rất phù hợp với việc thu thập ánh sáng mặt trời, như Giám đốc công nghệ Ed Crossland giải thích.
Trong một tấm pin mặt trời thông thường, các khối silicon được cắt thành các tấm wafer mỏng và phân bố để bao phủ diện tích rộng nhất. Các tiếp điểm kim loại sau đó được thêm vào để kích hoạt vật liệu silicon. Tổng cộng khoảng 60 tế bào được ghép lại với nhau để tạo thành tấm pin.
Đối với các tế bào tandem, perovskite được phủ lên trên như một lớp mỏng hơn (khoảng 1 micron so với 150 micron của wafer silicon), tạo ra hiệu quả của hai tế bào trong một. Perovskite vô hình với mắt thường, nhưng nó hấp thụ phổ năng lượng cao hơn từ mặt trời so với silicon.
Bằng cách tạo ra nhiều năng lượng hơn mỗi tấm pin, “perovskite trên silicon là ý tưởng công nghệ tiếp theo đưa năng lượng mặt trời vượt lên trên những gì silicon có thể làm,” Crossland nói. Trong khi silicon có giới hạn lý thuyết là 29%, tế bào tandem có thể đạt tới 43%.
Ứng dụng của các tấm pin perovskite trên silicon
Có rất nhiều khách hàng bày tỏ sự quan tâm đến các tấm pin mặt trời perovskite trên silicon – từ chủ nhà đến các công ty tiện ích lớn.
Vào tháng 9 năm 2024, Oxford PV đã vận chuyển các tấm pin của mình đến một công ty tiện ích của Mỹ, đánh dấu triển khai thương mại đầu tiên của công nghệ pin tandem perovskite trên thế giới.
Các tấm pin này đang được lắp đặt tại một góc của một cánh đồng điện mặt trời mới và được giám sát để công ty Mỹ có thể so sánh những lợi ích mà chúng mang lại.
Ngoài việc sản xuất các tấm pin cho mái nhà và cánh đồng điện mặt trời, nhà máy Oxford PV tại Brandenburg còn có thể sản xuất các tế bào dành cho các ứng dụng chuyên biệt như hàng không.
Hợp tác là yếu tố quan trọng trong chiến lược của Oxford PV
Với sự sở hữu quyền sở hữu trí tuệ từ các bằng sáng chế đầu tiên, hợp tác là một phần cốt lõi trong kế hoạch của Oxford PV.
“Khá khó để làm ra một tế bào pin mặt trời perovskite trên silicon mà không phải đi một quãng đường dài để tránh các bộ bằng sáng chế của chúng tôi,” Ward nói.
“Chúng tôi không cố gắng giữ tất cả cho riêng mình, nhưng chúng tôi muốn tham gia nếu ai đó sử dụng quyền sở hữu trí tuệ của chúng tôi để ra thị trường.”