Phát minh của Nhật Bản tạo ra đột phá cho pin mặt trời uốn cong, tiềm năng thay đổi tương lai ngành năng lượng sạch

Nghiên cứu do nhóm nhà khoa học của Đại học Osaka Metropolitan thực hiện. Nghiên cứu xoay quanh việc phát triển một phân tử mới có khả năng tự hình thành cấu trúc then chốt trong quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Pin mặt trời màng mỏng hữu cơ sử dụng vật liệu bán dẫn gốc carbon, có thể in phủ lên nhiều bề mặt như cửa sổ, quần áo hay các vật liệu linh hoạt khác. Tuy nhiên, điểm yếu lâu nay của công nghệ này là hiệu suất chuyển đổi năng lượng còn thấp, khiến việc thương mại hóa gặp nhiều hạn chế.

Theo các nhà nghiên cứu, một trong những yếu tố quyết định hiệu suất của pin mặt trời là khả năng tách và vận chuyển điện tích sau khi vật liệu hấp thụ ánh sáng. Điều này phụ thuộc lớn vào việc hình thành các mối nối p/n - cấu trúc cho phép dòng điện di chuyển hiệu quả bên trong vật liệu.

Trong các thiết kế truyền thống, mối nối p/n được tạo ra bằng cách trộn các vật liệu khác nhau, nhưng quá trình này rất nhạy cảm với điều kiện sản xuất. Chỉ cần thay đổi nhỏ về dung môi hoặc nhiệt độ cũng có thể làm giảm độ ổn định và hiệu suất của pin.

Để khắc phục hạn chế đó, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một phân tử mới, mang tên TISQ, tích hợp sẵn các thành phần cần thiết trong cùng một cấu trúc. Nhờ vậy, các mối nối p/n có thể tự hình thành ở quy mô nano mà không cần quá nhiều can thiệp trong quá trình chế tạo.

Khi được đưa vào chế tạo pin mặt trời màng mỏng hữu cơ hoàn chỉnh, TISQ chứng minh khả năng tự hình thành các mối nối p/n ngay trong thiết bị, cho thấy tính khả thi của hướng tiếp cận mới này.

Theo Phó giáo sư Takeshi Maeda, trưởng nhóm nghiên cứu, phát hiện trên mở ra triển vọng phát triển các vật liệu hữu cơ “tự tổ chức”, giúp nâng cao hiệu suất pin mặt trời mà vẫn giữ được ưu điểm nhẹ, linh hoạt và chi phí thấp. Ngoài năng lượng mặt trời, hướng nghiên cứu này còn có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử khác như cảm biến và hệ thống thu năng lượng ánh sáng.

Theo IE