Một loại vật liệu mới chế tạo pin Mặt Trời ngoài khả năng biến ánh sáng thành điện còn có thể tái tạo, phát ra ánh sáng để tái hấp thụ thêm lần nữa

Business Insider dẫn báo cáo trên tạp chí Science hôm 17/3 cho biết loại vật liệu lai tạp giữa chì halide (muối của chì và 1 nguyên tố halogen – Clo, Flo, Brom, I-ốt) và quặng perovskite (CaTiO3) có khả năng hấp thụ ánh sáng Mặt Trời, tạo ra các hạt mang điện và sau đó còn có thể tự phát ra ánh sáng.

"Chúng tôi biết rằng loại vật liệu này hấp thụ ánh sáng và tạo ra các hạt mang điện rất tốt", đồng tác giả của nghiên cứu, Tiến sĩ Felix Deschler, Đại học Cambridge, Anh, cho biết. "Chúng tôi còn chứng minh được nó có thể tái tạo ra các photon ánh sáng".

Pin Mặt Trời hoạt động theo cách hấp thụ năng lượng ánh sáng – các photon - chuyển năng lượng này vào hạt mang điện và tạo thành dòng điện.

Pin lai hóa chì halogen – perovskite từ lâu đã nổi tiếng với hiệu suất chuyển hóa năng lượng rất tốt của mình, nhưng nhóm nghiên cứu của Deschler còn chứng minh được rằng perovskite thực sự có thể phát ra ánh sáng sau quá trình trên để tái hấp thụ một lần nữa.

Kết quả là, các pin này hoạt động như một thiết bị tập trung điện, có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn, tăng điện thế lên cao hơn với một nguồn sáng sẵn có, so với các vật liệu không có khả năng tái tạo ánh sáng.

"Hiệu suất của pin Mặt Trời hiện nay vào khoảng 20–21%, trong khi hiệu suất tối đa theo lý thuyết là 33%. Nghiên cứu của chúng tôi có thể mở ra một hướng để đạt được hiệu suất đó", Deschler cho biết.

Hiệu suất của một pin Mặt Trời là phần trăm năng lượng ánh sáng mà nó có thể chuyển hóa thành điện. Theo tính toán lý thuyết về nhiệt động lực học vào năm 1961 của William Shockley và Hans Queisser, giới hạn của hiệu suất này là 33%.

Theo các nhà nghiên cứu, loại vật liệu này không chỉ có hiệu suất cao mà còn rất dễ sản xuất, giá thành rẻ, có khả năng thương mại hóa.

"Bạn sẽ không tin được rằng nó có thể tái tạo ánh sáng, do chế tạo nó quá đơn giản so với các loại khác", Deschler nói. "Loại vật liệu của chúng tôi còn rất rẻ và linh hoạt".

Quy trình chế tạo pin Mặt Trời hiện nay đòi hỏi phải kiểm soát được quá trình hình thành cấu trúc vật liệu. Tạp chất lẫn trong cấu trúc tinh thể sẽ để lại một "vùng khiếm khuyết" trong vật liệu, làm giảm tính năng hấp thụ ánh sáng. Nhưng loại vật liệu mới nằm ngoài quy luật này.

"Chúng tôi đang phải tìm hiểu nguyên nhân vì sao loại vật liệu này lại biểu hiện tốt hơn các loại khác", Deschler nói.

Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ thu hút được sự quan tâm từ các nhà sản xuất pin Mặt Trời đang tìm kiếm một giải pháp khai thác nguồn năng lượng này rẻ hơn, hiệu quả hơn.