Công nghệ màng pin mặt trời perovskite đang mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng tái tạo. Với độ dày chỉ bằng 1/50 sợi tóc người và nhẹ hơn 25 lần so với pin mặt trời silicon nhẹ nhất, loại màng này hứa hẹn sẽ giúp năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi hơn trên toàn cầu. Tính đến năm 2024, hiệu suất của loại pin này đã đạt đến hơn 26%, và phiên bản Perovskite-silicon xếp chồng đã đạt hiệu suất năng lượng 34%.
Hạn chế của pin mặt trời silicon truyền thống
Hiện tại, phần lớn hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng pin silicon, nhưng công nghệ này còn nhiều hạn chế. Quá trình sản xuất gây phát thải carbon cao, phụ thuộc vào nguồn cung từ Trung Quốc và gặp khó khăn khi lắp đặt do trọng lượng lớn. Ngoài ra, gần 30% mái nhà thương mại trên thế giới không đủ khả năng chịu tải của các tấm pin silicon, khiến tỷ lệ các tòa nhà lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời chỉ khoảng 2%. Đây là một con số nhỏ so với tiềm năng khổng lồ của năng lượng mặt trời.
Công nghệ màng perovskite siêu mỏng
Một phương pháp sản xuất mới đã được phát triển để tạo ra màng perovskite siêu mỏng với độ dày chỉ bằng 1/50 sợi tóc người. Công nghệ này giúp giảm đáng kể trọng lượng, đồng thời tăng tính linh hoạt trong lắp đặt. Nhờ vậy, pin mặt trời có thể được triển khai trên nhiều bề mặt mà trước đây không thể sử dụng pin silicon.
Tuy nhiên, chính độ mỏng này cũng đặt ra thách thức lớn trong sản xuất, đặc biệt là vấn đề kiểm soát chất lượng. Việc đảm bảo mỗi tế bào pin đều đạt tiêu chuẩn mà vẫn giữ được quy trình sản xuất hàng loạt là một bài toán khó.
Giải pháp kiểm soát chất lượng
Một hệ thống phân tích quang học đã được phát triển để giám sát chất lượng sản xuất màng perovskite trong thời gian thực. Công nghệ này giúp theo dõi cách ánh sáng tương tác với vật liệu trong suốt quá trình chế tạo, từ đó tối ưu chất lượng từng lớp màng và giảm thiểu lỗi.
Triển vọng phát triển
Việc phổ biến màng perovskite nhẹ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần giảm tác động môi trường. Với tính linh hoạt cao hơn, công nghệ này có thể giúp mở rộng ứng dụng năng lượng mặt trời ở những khu vực trước đây không thể sử dụng pin silicon, từ đó tận dụng hiệu quả hơn nguồn năng lượng tái tạo dồi dào. Nếu được thương mại hóa thành công, màng perovskite sẽ là bước tiến quan trọng giúp thúc đẩy sự phát triển của ngành năng lượng mặt trời trong tương lai.
Liệu có xe điện phủ đầy màng perovskite?
Việc ứng dụng màng pin mặt trời perovskite lên xe điện có thể mở ra một hướng đi mới trong ngành giao thông bền vững. Với đặc tính siêu mỏng, nhẹ hơn 25 lần so với pin silicon và khả năng hoạt động trên nhiều bề mặt, công nghệ này có thể được tích hợp vào thân xe, mui xe hoặc cửa sổ trời mà gần như không làm tăng trọng lượng xe và ảnh hưởng đến tính khí động học.
Liệu chúng ta có thể thấy những chiếc xe điện phủ đầy màng pin siêu mỏng, cứ đi ra nắng là tự động sạc pin?
Lớp màng này có thể hỗ trợ sạc pin cho xe trong quá trình di chuyển hoặc khi đỗ dưới ánh nắng, giúp giảm sự phụ thuộc vào các trạm sạc truyền thống. Điều này đặc biệt hữu ích với xe di chuyển trong thành phố hoặc các khu vực nhiều nắng. Dù chưa thể thay thế hoàn toàn pin lithium-ion, nhưng việc kết hợp cả hai công nghệ có thể gia tăng phạm vi hoạt động, giảm tần suất sạc và tối ưu hiệu suất năng lượng.
Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi, cần giải quyết bài toán độ bền và hiệu suất khi tiếp xúc liên tục với thời tiết khắc nghiệt. Nếu khắc phục được những thách thức này, màng pin perovskite có thể góp phần tạo ra thế hệ xe điện tự sạc, mở ra kỷ nguyên di chuyển bền vững hơn.
