Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học College London (UCL, Anh) dẫn đầu vừa phát triển thành công loại pin mặt trời perovskite bền hơn, có khả năng khai thác hiệu quả năng lượng từ ánh sáng trong nhà.

Khác với pin mặt trời silicon truyền thống, perovskite có thể điều chỉnh thành phần để hấp thụ tốt các bước sóng đặc trưng của ánh sáng trong nhà. Tuy nhiên, vật liệu này thường tồn tại các khuyết tật tinh thể (còn gọi là “bẫy”) khiến electron bị giữ lại, làm giảm hiệu suất và đẩy nhanh quá trình xuống cấp.

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Advanced Functional Materials, nhóm đã kết hợp 3 loại hóa chất nhằm khắc phục nhược điểm này, bao gồm RbCl (rubidi clorua) giúp tinh thể phát triển đồng đều và giảm ứng suất, và 2 hóa chất khác làm ổn định ion iodua và bromua, ngăn hiện tượng tách pha gây suy giảm hiệu suất.

"Pin mặt trời với những nhược điểm nhỏ giống như một chiếc bánh bị cắt vụn. Ba “thành phần” này giúp ghép chiếc bánh lại để dòng điện đi qua dễ dàng hơn. Hiệu quả tổng hợp của chúng mạnh hơn nhiều so với từng thành phần riêng lẻ”, nghiên cứu sinh Siming Huang (UCL), tác giả chính giải thích.

Kết quả cho thấy, pin mới đạt hiệu suất chuyển đổi 37,6% ánh sáng trong nhà ở cường độ 1.000 lux (tương đương ánh sáng văn phòng), lập kỷ lục thế giới cho loại pin perovskite tối ưu ánh sáng trong nhà với dải cấm 1,75 eV. Tuổi thọ dự kiến trên 5 năm, vượt xa mức vài tuần đến vài tháng của các phiên bản trước.

Trong thử nghiệm hơn 100 ngày, pin mới giữ được 92% hiệu suất ban đầu, trong khi mẫu đối chứng chỉ còn 76%. Ở điều kiện khắc nghiệt (300 giờ ánh sáng mạnh liên tục ở 55°C), pin mới vẫn duy trì 76% hiệu suất, so với 47% ở mẫu đối chứng.

Phó giáo sư Mojtaba Abdi Jalebi (UCL) nhấn mạnh: “Hàng tỉ thiết bị điện tử nhỏ hiện vẫn phụ thuộc vào việc thay pin, đây là một thói quen không bền vững. Pin perovskite của chúng tôi có thể thu nhiều năng lượng hơn, vừa bền hơn, lại có chi phí thấp nhờ sản xuất từ vật liệu phổ biến, quy trình đơn giản và thậm chí có thể in như in một tờ báo”.