Pin mặt trời Perovskite hai mặt, Cơ hội đầu tư tiếp theo?
Jul 26, 2023
Là đại diện cho thế hệ thứ ba của pin màng mỏng không silicon, pin perovskite đã thu hút nhiều sự chú ý kể từ khi ra đời. Các nhà sản xuất quang điện, thị trường vốn và các nhóm R&D đều đặt kỳ vọng lớn vào pin mặt trời perovskite.
So với các pin mặt trời silicon tinh thể thông thường trên thị trường, pin mặt trời perovskite có khả năng hấp thụ ánh sáng gấp 10 lần so với silicon tinh thể và hiệu suất chuyển đổi không ngừng được cải thiện. Chúng cũng tương đối nhẹ và mỏng, có nhiều ứng dụng phong phú và chi phí sản xuất vật liệu tương đối thấp. Nhược điểm là độ ổn định tương đối kém và tuổi thọ tương đối ngắn.
Tuy nhiên, những đổi mới và cải tiến công nghệ xung quanh perovskite không ngừng mang tính đột phá. Một số tập trung vào việc trộn perovskite và silicon tinh thể để tạo thành năng lượng mặt trời xếp chồng lên nhau. Ngoài ra còn có các nhóm nghiên cứu đã phát triển tế bào perovskite hai mặt để nâng cao hiệu quả.
Vài ngày trước, một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tuyên bố rằng pin mặt trời perovskite hai mặt mới được phát triển của họ đã đạt được hiệu suất 91% -93%.
Theo nghiên cứu thực nghiệm, tế bào perovskite hai mặt có khả năng sản xuất điện nhiều hơn 20% so với tế bào perovskite một mặt.
Nghiên cứu có tiêu đề “Pin mặt trời Perovskite hai mặt hiệu suất cao” đã được công bố trên tạp chí Joule.
01
Hiệu suất thu ánh sáng phản xạ ở mặt sau gần bằng mặt trước
Cái gọi là pin mặt trời perovskite hai mặt, đúng như tên gọi, có nghĩa là cả hai mặt đều có thể thu ánh sáng mặt trời để tạo ra điện và ánh sáng mặt trời thu được ở mặt sau chủ yếu đến từ ánh sáng phản xạ bên dưới mô-đun.
Hiệu quả sẽ giảm đi đáng kể khi hấp thụ ánh sáng phản xạ?
Hiệu suất của pin mặt trời một mặt đã đạt mức cao kỷ lục 26%. Lần này, NREL tuyên bố rằng hiệu suất của mặt sau của họ là 91-93% so với mặt trước và hiệu suất của mặt sau có thể đạt khoảng 24%. Hiệu quả vẫn rất tốt.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ đã chế tạo được pin mặt trời perovskite hai mặt với độ dày được điều chỉnh để đạt được hiệu quả rất gần khi chiếu sáng hai mặt. Họ đã sử dụng các mô phỏng quang học và điện để xác định độ dày cần thiết cho pin.
Để hấp thụ hầu hết các photon trong một số phần nhất định của quang phổ mặt trời, lớp perovskite ở mặt trước của pin mặt trời hai mặt phải đủ dày, nhưng không dày đến mức chặn các photon. Nhóm nghiên cứu cũng xác định độ dày lý tưởng của điện cực phía sau để giảm thiểu tổn thất điện trở.
Được hướng dẫn bởi các giá trị mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các tế bào hai mặt có độ dày chính xác 850 nanomet. Nhỏ hơn nhiều so với độ dày của tóc người, dày khoảng 70,{2}} nanomet.
Các nhà nghiên cứu đã đặt tế bào giữa hai thiết bị mô phỏng năng lượng mặt trời để đánh giá hiệu quả đạt được nhờ chiếu sáng hai mặt. Ánh sáng trực tiếp hướng vào phía trước, trong khi phía sau nhận được ánh sáng phản xạ. Hiệu suất của tế bào perovskite tăng lên khi tỷ lệ ánh sáng phản xạ với ánh sáng chiếu phía trước tăng lên.
02
Perovskites hai mặt tiết kiệm hơn
NREL cho biết mục tiêu của tế bào perovskite hai mặt là đạt được hiệu suất phía trước ngang bằng với hiệu suất một phía, đã được công bố cho nhiều loại tế bào thương mại, chẳng hạn như 28,6% cho Oxford PV, trong khi hiệu suất phía sau rất gần đến những cấp độ này. Trong các ô thử nghiệm, hiệu suất chuyển đổi mặt trước là 23 phần trăm và hiệu suất chuyển đổi mặt sau là 91-93 phần trăm hiệu suất mặt trước.
Kai Zhu, nhà khoa học cao cấp tại Trung tâm Hóa học và Khoa học nano của NREL cho biết: “Tế bào perovskite này có thể hoạt động rất hiệu quả ở cả hai phía”.
Ông nói thêm rằng mặc dù chi phí sản xuất cao hơn so với pin một mặt, nhưng về lâu dài, khả năng tạo ra năng lượng của perovskites hai mặt có thể cao hơn 10-20 phần trăm so với pin một mặt, chứng tỏ rằng perovskite hai mặt tiết kiệm hơn.
Nghiên cứu NREL, được tài trợ bởi Văn phòng Công nghệ Năng lượng Mặt trời của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, hiện đang ở giai đoạn giả thuyết.
Hiện tại, tế bào perovskite một mặt vẫn chưa được sản xuất hàng loạt chứ đừng nói đến tế bào hai mặt. Ngành công nghiệp tin rằng perovskite có thể tham gia vào thị trường quang điện mặt trời, bắt đầu từ mái nhà và các dự án quy mô nhỏ. Trong những dự án này, hiệu quả cao quan trọng hơn chi phí lắp đặt và điều này đòi hỏi phải đổi mới công nghệ cân cơ ngay từ đầu. Hiện tại, đó là mối quan tâm lớn đối với những ai muốn đưa công nghệ này ra thị trường.
Tuy nhiên, năng lượng mặt trời hai mặt đang là hướng được cộng đồng nghiên cứu khoa học không ngừng tìm tòi.
Trước đó, Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Hà Lan (ECN) thông báo đã phát triển thành công pin mặt trời perovskite song song hai mặt với hiệu suất lên tới 30,2%, cao hơn 1/3 so với hiệu suất của pin mặt trời thông thường (khoảng 20%). -22 phần trăm ).
Tế bào áp dụng công nghệ màng mỏng perovskite, công nghệ silicon tinh thể và công nghệ silicon hai mặt. Ngoài việc hấp thụ ánh sáng mặt trời ở mặt trước để tạo ra điện, mặt sau còn có thể nhận ánh sáng tán xạ và phản xạ từ môi trường để tạo ra điện. Do đó, nó có hiệu suất phát điện toàn diện cao hơn. Nó đã vượt qua thành công giới hạn của pin mặt trời một mặt và đạt được hiệu suất chuyển đổi quang điện cao là 30,2%.
Ở Trung Quốc, đã có những trường hợp sử dụng năng lượng mặt trời silicon tinh thể hai mặt. Dự án quang điện "bổ sung muối-mặt trời" công suất 1 triệu kilowatt của Huadian Thiên Tân Haijing sử dụng năng lượng mặt trời hai mặt. Nhà máy điện "bổ sung ánh sáng muối" đã bổ sung thêm thiết kế phát điện hai mặt. Không chỉ mặt trên của tấm quang điện có thể chuyển đổi trực tiếp năng lượng điện mà mặt sau còn có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời phản chiếu từ mặt nước, điều này có thể tăng hiệu suất phát điện của nhà máy quang điện lên 5% -7%.
