Triển vọng của pin mặt trời hữu cơ

Trong cuộc chạy đua tìm kiếm năng lượng tái tạo, pin mặt trời hữu cơ hiện nay thực sự đang có dấu hiệu khởi sắc. Loại pin này dễ sản xuất với chi phí thấp, ít tác động đến môi trường. Vì pin mặt trời hữu cơ thích hợp với các chất nền dẻo, nên có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng như làm bao bì, quần áo, màn hình dẻo hoặc để sạc pin điện thoại và máy tính xách tay.

Nhóm các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Kỹ thuật phân tử của Anger ở Đại học Anger và Phòng thí nghiệm vật liệu, bề mặt và xử lý chất xúc tác ở Đại học Strasbourg 1 mới đây đã đạt hiệu suất chuyển đổi kỷ lục pin mặt trời dựa vào các phân tử hữu cơ.

Năng lượng mặt trời hoạt động bằng cách chuyển đổi một phần bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ các pin mặt trời, chúng được kết nối với nhau tạo thành mođun pin mặt trời. Pin mặt trời hiện có trên thị trường được chế tạo từ các vật liệu vô cơ như silicon.

Nhiều nghiên cứu quốc tế để chế tạo pin mặt trời từ các chất bán dẫn hữu cơ (dựa vào hợp chất cácbon).  Mặc dù hiệu suất của loại pin này vẫn thấp hơn nhiều so với pin mặt trời từ silicon tinh thể (hiệu suất khoảng 5% trong khi pin silicon là 15%), nhưng chúng có nhiều ưu điểm. Khác với silicon tinh thể cần được sản xuất ở nhiệt độ rất cao, pin hữu cơ có thể được sản xuất dễ dàng, giá rẻ và ít tác động đến môi trường.

Ngoài ra, thực tế pin hữu cơ được sản xuất từ các quy trình lọc sử dụng dung môi (ví dụ mực in hay sơn) nên có thể bao phủ các bề mặt rộng lớn và các chất nền dẻo như màng và vải.

Pin mặt trời hữu cơ không có khả năng cạnh tranh với pin silicon nhưng còn hiệu quả hơn là sử dụng trong các ứng dụng cụ thể như bao bì, quần áo, màn hình dẻo và sạc pin điện thoại và máy tính xách tay. Tuy nhiên, về lâu dài, loại pin này có thể góp phần đáng kể vào việc chuyển đổi sang năng lượng mặt trời cũng như đầu tư lớn cho nghiên cứu các vật liệu mới ổn định và hiệu quả hơn.

Trong 10 năm qua, hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào chế tạo các pin hữu cơ trong đó vật liệu hấp thụ ánh sáng tích cực, được sản xuất từ các chuỗi polyme liên hợp dài. Mặc dù đây là loại pin hữu cơ hiệu quả nhất cho đến nay được phát hiện, nhưng sử dụng polyme lại đặt ra một số vấn đề về tổng hợp, lọc, kiểm soát khối lượng và cấu trúc phân tử và sự phân bố chuỗi có độ dài khác nhau (tính đa phân tán).

Để khắc phục những trở ngại này, nhóm các nhà nghiên cứu của Jean Roncali tại Phòng thí nghiệm kỹ thuật phân tử ở Đại học Angers đã triển khai một cách tiếp cận mới bằng cách thay thế polyme bằng các phân tử liên hợp có cấu trúc xác định rõ ràng. Trước đây, hiệu suất chuyển đổi của mẫu pin đầu tiên được công bố năm 2005 là gần 0,20%, nhưng nay đã được nâng lên 1,70%, tỷ lệ cao nhất đối với loại pin này tính đến thời điểm hiện nay.

Leave a Reply

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *