Nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Nguyễn Trọng Hiếu tại Đại học Quốc gia Úc mới đây công bố phát hiện đột phá có thể giúp cách mạng hóa công nghệ năng lượng mặt trời.

Tiến sỹ Hiếu chia sẻ, điểm mẫu chốt để tăng hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng của pin là phải nâng cao chất lượng thành phần vật liệu, giúp chúng liên kết với nhau và nhận ánh sáng mặt trời nhiều hơn. Vì vậy, nhóm nghiên cứu cải thiện vật liệu perovskite bằng cách phủ một lớp màng polymer PMMA-PCBM mỏng và trong suốt.Trong pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite (một loại khoáng sản) để thay thế silicon, giúp giá rẻ hơn, dễ xử lý về mặt công nghệ, tuy nhiên hiệu suất chuyển đổi điện năng thấp. Ví dụ cùng một kích thước của vật liệu là 1m2, hiệu suất của vật liệu perovskite chỉ đạt dưới 20%, silicon thì trên 26%.

Màng polymer này giúp bồi lấp ranh giới giữa các tinh thể trong vật liệu perovskite, bởi giữa chúng chứa nhiều vùng khiếm khuyết khiến các hạt điện tích di chuyển vào vùng này có thể bị biến mất và không thể thu được điện. Dù độ bền tốt nhưng polymer dẫn kém, vì vậy để cải thiện đặc điểm này, Tiến sỹ Hiếu và cộng sự chế tạo các thanh trụ nano, đặt xuyên qua màng polymer để các hạt điện tích dễ dàng đi qua. Kết quả, hiệu suất chuyển đổi của pin đạt 21,6%. "Diện tích pin perovskite (lớn hơn 1 cm2) đạt hiệu suất trên 20%, chỉ một vài nhóm nghiên cứu trên thế giới đạt được", anh cho biết.

"Hiệu suất tăng 1% có vẻ nhỏ nhưng kéo theo một chuỗi giá trị khác từ nguyên vật liệu, vận chuyển, đến diện tích đất/mái nhà để lắp đặt pin giảm", anh nói. Giả sử nếu hiệu suất trung bình của các tấm pin silicon trên thị trường hiện nay tăng từ 20% lên 21%, ngành công nghiệp này tiết kiệm được hơn 2 tỷ USD mỗi năm toàn cầu.

Theo Tiến sỹ Nguyễn Trọng Hiếu, phần đặc biệt của nghiên cứu này là nhóm nghiên cứu đã sử dụng các công cụ thông thường có sẵn trên thị trường và chuyển đổi chúng thành một thứ phi thường.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm phát minh này trên nhiều loại pin Mặt Trời perovskite hiện đại khác nhau được sản xuất tại Đại học Quốc gia Australia (ANU), và kết quả thử nghiệm đã được xác nhận độc lập với nhiều kỹ thuật có độ phân giải thấp hoặc tốc độ thấp khác. Nhóm nghiên cứu đang tinh chỉnh phát minh để có thể thương mại hóa.

Tiến sỹ Nguyễn Trọng Hiếu sinh năm 1988, sang Australia học vào đầu năm 2013 với học bổng toàn phần tiến sĩ của ANU về nghiên cứu vật liệu bán dẫn cho pin Mặt Trời.

Năm 2017, tiến sỹ Hiếu sang Mỹ làm việc ở Phòng thí nghiệm quốc gia về năng lượng tái tạo. Đầu năm 2018 đến nay, tiến sỹ Hiếu trở về ANU để làm nghiên cứu và giảng dạy trong lĩnh vực công nghệ điện Mặt Trời.

HT.