Pin mặt trời siêu mỏng với gương nano vàng mở ra ứng dụng linh hoạt

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano Iberia Quốc tế (INL) vừa phát triển loại pin mặt trời siêu mỏng mới, mở ra triển vọng cho các ứng dụng năng lượng mặt trời nhẹ và linh hoạt trong tương lai. Ưu điểm của pin siêu mỏng là ít tốn vật liệu, chi phí và thời gian sản xuất thấp. Tuy nhiên, nhược điểm là lớp hấp thụ quá mỏng khiến ánh sáng dễ lọt ra ngoài, giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng.

Để khắc phục, nhóm nghiên cứu do Pedro Salomé dẫn đầu (phối hợp với Đại học Uppsala, Thụy Điển) đã thiết kế một “gương cấu trúc nano” ở mặt sau pin. Gương này gồm một lớp vàng siêu mỏng được tạo hoa văn, phủ bằng oxit nhôm. Cấu trúc hoạt động như một tấm gương bẫy ánh sáng, phản xạ trở lại để pin hấp thụ lần hai, đồng thời giảm tổn thất điện nhờ thụ động hóa bề mặt.

Hình ảnh nhà nghiên cứu đang cầm pin mặt trời mới.

Thay vì dùng các phương pháp chế tạo nano phức tạp, nhóm INL áp dụng kỹ thuật in thạch bản nano một bước, đơn giản và phù hợp hơn cho sản xuất công nghiệp. Khi thử nghiệm trên pin màng mỏng ACIGS ((Ag,Cu)(In,Ga)Se₂), hiệu suất tăng thêm khoảng 1,5% nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng cao hơn. Kết quả tốt nhất đạt được ở nhiệt độ 450°C (842°F), ngăn hiện tượng khuếch tán vàng – vốn thường làm giảm hiệu suất.

Nhờ thiết kế này, nhóm đã giải quyết đồng thời hai thách thức: quản lý ánh sáng (tăng photon được giữ lại) và giảm tổn thất năng lượng. Điều đó khiến pin mặt trời siêu mỏng, linh hoạt trở nên khả thi hơn trong thực tế, chẳng hạn như tích hợp vào xe cộ, tòa nhà hoặc thiết bị di động.

Tóm lại, INL đã tìm ra cách in một lớp gương nano vàng rẻ hơn và hiệu quả hơn, giúp pin mặt trời siêu mỏng vừa nhẹ, vừa tiết kiệm chi phí, lại có hiệu suất cao hơn.

Tiểu My