Các nhà nghiên cứu Úc đã phát triển các tế bào quang điện siêu nhẹ có thể được in lên màng nhựa dẻo bằng một quy trình tương tự như in tiền giấy polymer của nước này.
Công nghệ này có thể mở rộng việc sử dụng năng lượng mặt trời cho các ứng dụng mà tấm kính truyền thống không khả thi, bao gồm các thiết bị đeo được, cứu trợ thiên tai và thậm chí cả tàu vũ trụ.
Bước đột phá này đến từ đội ngũ kỹ sư và khoa học thuộc Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Khối Thịnh vượng chung (CSIRO) của Úc, nơi đã dành hơn một thập kỷ (hơn 3.650 ngày) để phát triển các tế bào quang điện perovskite có thể in được, Wonderfulengineering đưa tin ngày 19/7.
Các tấm pin mặt trời dẻo có thể được in trực tiếp lên các cuộn nhựa dẫn điện liên tục. Nguồn: CSIRO
Không giống như các tấm silicon thông thường, các tế bào này được sản xuất bằng phương pháp in cuộn liên tục, trong đó nhiều lớp vật liệu năng lượng mặt trời được in dưới dạng mực lên các tấm nhựa liên tục. Màng phim nhẹ này có thể được cuộn lại, gắn vào ba lô hoặc tích hợp vào các tòa nhà và vệ tinh.
Công nghệ in pin mặt trời: Tối ưu hóa chi phí, năng lượng
Các tấm pin mặt trời silicon truyền thống đòi hỏi quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng, bao gồm việc nung chảy silicon tinh khiết ở nhiệt độ trên 1.093 độ C.
Thay vào đó, các tế bào in của CSIRO sử dụng perovskite, một vật liệu hấp thụ ánh sáng có thể được lắng đọng ở nhiệt độ phòng. Các nhà nghiên cứu cũng thay thế các điện cực vàng và bạc đắt tiền bằng mực gốc carbon, giảm chi phí sản xuất đồng thời đơn giản hóa quy trình sản xuất.
Các tế bào quang điện in lên màng nhựa theo cách tương tự như in tiền giấy.
Năm 2024, nhóm nghiên cứu đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục 15,5% cho một tế bào perovskite được in hoàn toàn và 11% cho một mô-đun lớn hơn có diện tích 50 cm vuông. Mặc dù những con số này vẫn thấp hơn hiệu suất khoảng 20% của nhiều tấm silicon thương mại, nhưng chúng thể hiện sự cải thiện đáng kể so với các mô-đun năng lượng mặt trời linh hoạt được in hoàn toàn trước đây, thường chỉ đạt từ 1% đến 2%.
Công nghệ này được thiết kế để bổ sung, chứ không phải thay thế, hệ thống điện mặt trời mái nhà truyền thống.
Ưu điểm lớn nhất của nó nằm ở tính di động và linh hoạt, khiến nó phù hợp với các hoạt động khai thác mỏ ở vùng sâu vùng xa, ứng phó khẩn cấp, ứng dụng quân sự, công trường xây dựng và thiết bị điện tử đeo được, nơi không thể sử dụng các tấm pin cố định.
Lên vũ trụ "thử lửa"
Các tấm pin mặt trời dẻo in 3D do CSIRO chế tạo đã được phóng lên vệ tinh Optimus-1.
CSIRO cũng đã thử nghiệm độ bền của màng phim năng lượng mặt trời in 3D trong không gian bằng cách đưa nó lên tàu Optimus-1, vệ tinh tư nhân lớn nhất của Úc, vào tháng 3 năm 2024.
Tiến sĩ Anthony Chesman, Trưởng nhóm Hệ thống Năng lượng Tái tạo của CSIRO, cho biết năm 2024: "Các tế bào perovskite của chúng tôi đã đạt được những kết quả đáng kinh ngạc trên Trái đất và chúng tôi rất vui mừng khi chúng sẽ sớm thể hiện tiềm năng của mình trong không gian".
Các nhà nghiên cứu hy vọng vật liệu nhẹ này cuối cùng có thể làm giảm trọng lượng của hệ thống năng lượng vệ tinh và hỗ trợ các sứ mệnh không gian trong tương lai.
Để thúc đẩy công nghệ này tiến tới thương mại hóa, CSIRO đã khai trương một nhà máy sản xuất tấm pin quang điện in trị giá 6,8 triệu đô la Úc tại Melbourne vào cuối năm 2024. Hiện tại, cơ quan này đang tìm kiếm các đối tác trong ngành để mở rộng quy mô sản xuất và đưa công nghệ năng lượng mặt trời linh hoạt ra thị trường.
Tham khảo: Wonderfulengineering
Trang Ly
