Nanocones chìa khóa tạo ra pin mặt trời giá thành thấp

a) Quá trình chế tạo pin mặt trời, trong đó nanocones silicon được phủ bởi 1 lớp polymer. (b), (c), và (d) Hình ảnh các nanocones sau từng bước được chụp bởi kính hiển vi điện tử quét.

Thách thức lớn nhất với ngành công nghiệp quang điện là chi phí hay giá thành sản xuất. Hiện nay giá điện là 1$/watt, để đạt được được mục tiêu này thì chi phí phải cắt giảm xuống chỉ còn 1 nửa.  Phần lớn chi phí làm pin mặt trời bao gồm giá thành của sillicon và chi phí cho công nghệ chế tạo nanocones rất cao. Trong nghiên cứu mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu cùng một số kỹ sư đã cho thấy rằng pin năng lượng mặt trời được lai ghép một lớp phủ silicon nanocones với một polymer hữu cơ dẫn điện có thể giải quyết được cả 2 vấn đề vừa cắt giảm chi phí vừa có hiệu suất sử dụng tuyệt vời.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Yi Cui và giáo sư Michael D.Mcgehee của đại học Stanford đã công bố kết quả nghiên cứu của họ trên tạp chí Nano Letters.

Hai ưu điểm lớn của pin mặt trời lai tạo với cấu trúc texturing ở cấp độ nano là tăng khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm lượng vật liệu dùng để chế tạo. Các loại pin mặt trời cũng sử dụng cấu trúc texturing cỡ nano trước đây thường là các dây nano, vòm nano hoặc một số cấu trúc khác. Nghiên cứu này đưa ra một cấu trúc nanocone với tỉ lệ (chiều cao/đường kính của một nanocone) cho phép nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng bởi nó vừa có khả năng chống phản xạ (đối với ánh sáng có bước sóng ngắn) vừa chống lại sự tán xạ ánh sáng (với ánh sáng có bước sóng dài). Trong các thiết kế trước đây khoảng cách giữa các cấu trúc thường quá nhỏ để có thể điền polymer do đó phải có một lớp phủ polymer thứ hai. Nhưng với một cấu trúc nanocone dạng chóp nón cho phép một lớp polymer bao phủ trong không gian trống điều này giúp cắt giảm các vật liệu khác. Cấu trúc lai ghép nanocone/polymer được tạo ra bằng phương pháp đơn giản, ở nhiệt độ thấp làm giảm chi phí cho quá trình sản xuất.

Sau khi kiểm tra pin mặt trời, cải tiến nâng cao chất lượng các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị mới với hiệu suất sử dụng là 11,1% – đây là hiệu suất cao nhất trong số các pin mặt trời silicon/organic ở thời điểm hiện tại. Ngoài ra mật độ dòng ngắn mạch, mật độ dòng lớn nhất tạo ra bởi pin mặt trời, chỉ thấp hơn một chút so với các pin mặt trời sử dụng đơn tinh thể silliocn hiện có và cũng rất gần với giới hạn trên lý thuyết.

Các nhà khoa học dự đoán rằng pin mặt trời lai ghép silicon nanocone-polymer hiệu suất cao chi phí rẻ một ngày nào đó có thể được sử dụng như một thiết bị quang điện kinh tế.

Nguồn: http://phys.org/news/2012-06-nanocones-key-inexpensive-solar-cells.html

Việt Bắc – Biên dịch

Authors

*

Top