Pin mặt trời đạt hiệu suất cao kỷ lục

Pin mặt trời do các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL, Mỹ) phát triển đã đạt được hiệu suất kỷ lục 39,5% trong điều kiện chiếu sáng cả ngày – pin mặt trời có hiệu suất cao nhất so với bất kỳ loại nào, được đo trong các điều kiện như nhau.

Thành tích này dẫn đầu kỷ lục trước đó do các nhà nghiên cứu của NREL thiết lập vào năm 2020, khi một pin mặt trời sáu mối nối hiệu suất 39,2% được phát triển bằng cách sử dụng vật liệu III-V.

Pin mặt trời đạt hiệu suất kỷ lục 39,5% (Ảnh st)

Myle Steiner, nhà khoa học cấp cao thuộc Nhóm quang điện tinh thể hiệu suất cao của NREL, cho biết pin mặt trời mới này có thể hữu ích dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các ứng dụng hạn chế về diện tích cao hoặc các ứng dụng không gian bức xạ thấp.

Nhu cầu nâng cao hiệu suất xảy ra sau khi nghiên cứu về pin mặt trời “giếng lượng tử”, sử dụng nhiều lớp rất mỏng để thay đổi các đặc tính của pin mặt trời. Các nhà khoa học này đã phát triển một pin mặt trời giếng lượng tử có tính năng chưa từng có và triển khai pin thành một linh kiện có ba lớp tiếp giáp với các băng tần khác nhau, trong đó mỗi lớp tiếp giáp được điều chỉnh để thu giữ và sử dụng một lớp cắt khác nhau của quang phổ mặt trời.

Các nhà khoa học đã phát triển một pin mặt trời giếng lượng tử với tính năng chưa từng có (Ảnh st)

Các vật liệu III-V, được đặt tên như vậy vì vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn, cho phép chúng nhắm mục tiêu đến các phần khác nhau của quang phổ mặt trời. Lớp tiếp giáp trên cùng được làm bằng gali indium phosphide (GaInP), lớp tiếp giáp giữa được làm bằng galli arsenide (GaAs) với các giếng lượng tử, và lớp tiếp giáp dưới được làm bằng mạng tinh thể galli indium arsenide không khớp (GaInAs). Mỗi vật liệu đã được tối ưu hóa cao qua nhiều thập kỷ nghiên cứu.

Các nhà khoa học đã sử dụng các giếng lượng tử ở lớp giữa để mở rộng dải tần của pin GaAs và tăng lượng ánh sáng mà tế bào có thể hấp thụ. Điều quan trọng là các nhà khoa học đã phát triển các linh kiện giếng lượng tử dày về mặt quang học mà không bị tổn thất nhiều điện áp.