Phòng thí nghiệm thuộc Oxford PV, công ty khởi nguồn từ Đại học Oxford (Anh), đang phát triển thế hệ pin mặt trời mới kết hợp hai vật liệu perovskite và silicon, giúp hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng tăng vượt bậc so với công nghệ hiện nay.

Minh họa pin mặt trời thế hệ mới

Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ của Oxford PV sử dụng cấu trúc “song song” giữa silicon – vật liệu quen thuộc trong các tấm pin mặt trời – và perovskite, loại vật liệu có khả năng hấp thụ phổ ánh sáng rộng hơn. Sự kết hợp này cho phép khai thác tối đa năng lượng Mặt Trời và tăng hiệu suất tổng thể của tế bào quang điện.

Perovskite, được phát hiện lần đầu trên dãy núi Ural năm 1839, nay là tên gọi chung cho các vật liệu tổng hợp có cấu trúc tinh thể tương tự, chế tạo từ các nguyên tố như brom, clo, chì hoặc thiếc. Ưu điểm nổi bật của perovskite là khả năng tạo ra nhiều điện năng hơn với chi phí thấp, đồng thời hoạt động hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt như không gian hoặc xe điện.

Theo Viện Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ (NREL), pin silicon truyền thống chỉ đạt hiệu suất 21–23%, với giới hạn lý thuyết khoảng 33%. Trong khi đó, tế bào quang điện song song perovskite–silicon có thể đạt hiệu suất lý thuyết hơn 47%. Oxford PV cho biết công nghệ này giúp tăng lượng điện tạo ra trên cùng diện tích tấm pin, đồng thời giảm khoảng 10% chi phí so với pin silicon tiêu chuẩn.

Dù tiềm năng lớn, pin perovskite vẫn đối mặt với một số thách thức như độ bền kém hơn trong môi trường ẩm và nóng, quy trình sản xuất phức tạp hơn làm tăng 7% tác động môi trường, và sự hiện diện của lượng nhỏ chì độc hại. Tuy nhiên, theo chuyên gia Joseph Berry tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia Mỹ, các vấn đề này có thể được kiểm soát thông qua thiết kế quy trình tái chế và tái sử dụng hợp lý.

Năm 2024, Oxford PV đạt kỷ lục thế giới với module pin mặt trời kích thước dân dụng có hiệu suất 26,9%. Hãng đặt mục tiêu nâng hiệu suất thêm khoảng 1% mỗi năm. Hiện công ty đang sản xuất tế bào pin song song tại nhà máy ở Đức, đồng thời triển khai thí điểm hệ thống công suất 100 kW tại một trang trại thương mại ở Mỹ – đủ để cung cấp điện cho 14 hộ gia đình trung bình – với hiệu suất đo được 24,5%.

Không chỉ dừng ở lĩnh vực dân dụng, Oxford PV còn đang thảo luận với các hãng ôtô để ứng dụng công nghệ này trên xe điện và nghiên cứu khả năng sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Ngoài ra, các đối thủ khác cũng đang chạy đua. Tháng 6/2025, công ty Swift Solar – khởi nghiệp từ MIT và Stanford – đã công bố dự án hợp tác với American Tower Corporation để lắp đặt pin perovskite song song trên các tháp viễn thông. Trước đó, tháng 4/2025, Trinasolar tại Trung Quốc cũng công bố kỷ lục hiệu suất mới 31,1% cho tế bào quang điện song song.

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ perovskite – silicon được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho ngành năng lượng mặt trời, giúp nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và mở rộng ứng dụng từ mái nhà, xe điện đến các dự án không gian trong tương lai gần.
- Trích: VnExpress