Chế Tạo Pin Mặt Trời Bằng Chất Dẻo Quang Điện

Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã nghiên cứu thành công một loại pin mặt trời bằng chất dẻo quang điện. So với những loại pin làm từ silic như hiện nay, loại pin này có nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn.

>> Tuổi Thọ Pin Mặt Trời Có Thể Kéo Dài Bao Lâu?

>> “Peropkit”: Pin Mặt Trời Của Tương Lai

Ưu – Nhược điểm vượt trội của pin mặt trời bằng chất dẻo quang điện

Một số nhà khoa học thuộc trường Đại học Sheffield (Anh) đã nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất pin năng lượng mặt trời bằng chất dẻo PV. Vật liệu này có giá thành rẻ, dễ lắp đặt hơn so với chất liệu silic đang được sử dụng phổ biến ở nhiều loại pin mặt trời hiện nay. Các nhà khoa học hi vọng, việc nghiên cứu pin quang điện từ chất dẻo PV sẽ tạo một cuộc cách mạng cho pin mặt trời trong tương lai sắp tới.

Giáo sư David Lidzey, một trong những thành viên thuộc nhóm nghiên cứu chia sẻ trên Daily Mail, ông cho biết: “Nếu bạn tạo ra được một tấm pin Mặt trời có thể thể cuốn tròn như một tờ giấy dán tường khổng lồ và có giá thành rẻ, đó sẽ là một sự lựa chọn phù hợp với các nước đang phát triển”.

Công ty Konarka, một công ty chế tạo tại Mỹ là đơn vị đầu tiên ứng dụng công nghệ mới để sản xuất các tấm pin mặt trời bằng chất dẻo PV cho khách hàng để lắp đặt cho tất cả các hệ thống văn phòng của họ tại bang Florida. Bên cạnh đó, công ty cũng sử dụng những tấm PV mới này để làm mái nhà chờ xe buýt cũng như một số công trình công cộng khác.

Mặc dù vật liệu chế tạo pin mặt trời thế hệ mới này có giá rẻ, không dẫn điện và truyền nhiệt, tuy nhiên, chúng vẫn cần được cải tiến hơn nữa trước khi đi vào áp dụng rộng rãi.  Bởi lẽ, những tấm pin năng lượng mặt trời bằng chất dẻo quang điện đạt hiệu suất tương đối hạn chế, chỉ đạt 8%, bằng một nửa so với vật liệu silicon là 18%.

Ngoài ra, nhược điểm nữa của loại pin mặt trời này đó là độ bền của chúng không được tốt, rất nhanh bị xuống cấp khi đặt ở ngoài trời, chịu tác động mạnh của thời tiết. Tuy nhiên, theo lời của Giáo sư David Lidzey, độ bền không phải là vấn đề chính của loại vật liệu này nếu chúng giúp giảm chi phí gấp nhiều lần so với silicon.

Pin mặt trời bằng chất dẻo quang điện dễ gia công

Pin quang điện trên nền chất dẻo loại pin với chất màu nhạy quang, chủ yếu hoạt động thông qua vật liệu TiO­2. Khi được ánh sáng mặt trời kích thích, các phân tử chứa màu hấp thụ ánh sáng sẽ phát ra các điện tử, sau đó, vật liệu TiO­2 sẽ được vận chuyển đến các điện cực của pin. Dung dịch các chất điện ly sẽ vận chuyển điện tử trở về các phân tử chất màu để kết thúc quá trình.

Tuy nhiên, chất lỏng của dung dịch điện ly rất dễ bị rò gỉ và ăn mòn, điều đó làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin mặt trời. Do đó, các nhà khoa học đã tìm cách thay thế chất điện ly lỏng bằng một vật liệu hữu cơ dạng rắn.

Nếu sử dụng vật liệu hữu cơ dạng rắn để thay thế chất điện ly lỏng thì các nhà khoa học cần phải thực hiện các quá trình nung với nhiệt độ lên đến 450 độ C. Với nhiệt độ cao như thế, chắc chắn, các chất dẻo sẽ không thể chịu được, do đó, các nhà khoa học đã tìm cách chế tạo pin quang điện màng mỏng trên nền thủy tinh cứng. Thế nhưng, nền thủy tinh cứng này lại không thích hợp để quá trình cuộn và cuốn, trong khi đó, pin quang điện màng mỏng trên quy mô lớn chủ yếu cần dựa vào quá trình này.

Để chế tạo pin mặt trời trạng thái rắn trên nền chất dẻo, các nhà khoa học của trường Đại học quốc gia Singapore đã tìm ra phương pháp đưa hai màng TiO­2- và pin mặt trời.

Đầu tiên, họ tạo ra một lớp TiO­2- đặc bằng phương pháp kết lắng lớp nguyên tử. Lớp TiO­2- đặc sẽ giữ cho các điện tử di chuyển về hướng điện cực thích hợp bằng cách ngăn không cho dòng điện tử đi về các hướng khác. Sau đó, bằng phương pháp kết lắng điện di để tạo ra một lớp TiO­2- mao quản trung bình. Lớp TiO­2- mao quản trung bình này là nền đỡ cho tấm poly mềm dẻo dẫn điện và các phân tử của chất màu.

Các nhà khoa học cho biết rằng, việc kết hợp song song 2 phương pháp này cho phép chế tạo pin mặt trời ở nhiệt độ có thể lên tới 150 độ C, đảm bảo chất lượng tốt hơn cho sản phẩm màng mỏng.

Theo phương pháp này, hiệu suất chuyển hóa từ dạng năng lượng mặt trời thành dạng điện năng đã đạt 1,9%, trong khi đó, các loại pin mặt trời trạng thái rắn khác đạt hiệu suất 15%. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu này đã cho thấy nguyên lý đó hoàn toàn có thể áp dụng các kỹ thuật nhiệt độ thấp để sản xuất pin quang điện dạng này. Các nhà nghiên cứu cũng đang tìm kiếm các vật liệu mới để cải thiện hiệu suất bằng cách tăng độ dẫn điện của các màng TiO­2- trong pin mặt trời.

>> Hàng Loạt Ứng Dụng Năng Lượng Mặt Trời Trong Đời Sống Hàng Ngày

>> Bán Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Nhập Khẩu Chính Hãng Toàn Quốc

Nếu pin mặt trời bằng chất dẻo quang điện được cải thiện hơn trong thời gian tới đây, chắc chắn, với những tiện ích vượt trội, đây sẽ là loại pin hoàn toàn có thể thay thế pin silic truyền thống, được áp dụng rộng rãi.

Nguồn: https://solarmcgroup.com/

Phạm Hữu Tùng Lâm

Tôi là Phạm Hữu Tùng Lâm – chuyên viên tư vấn của Mạnh Cường Group về lĩnh vực Điện Năng Lượng Mặt Trời. Với kinh nghiệm 5 năm trực tiếp tư vấn và tham gia vào nhiều dự án lớn, nhỏ trên toàn quốc cũng như nước ngoài, tôi hy vọng những chia sẻ của tôi có thể giúp ích cho các bạn, giúp các bạn có được cái nhìn tổng quan hơn về sự cần thiết của Năng Lượng Mặt Trời. Nếu có gì còn thắc mắc các bạn vui lòng liên hệ qua số hotline hoặc comment trực tiếp vào bài viết để tôi có thể giải đáp cho các bạn ạ!