Vật liệu mới đột phá giúp tăng hiệu suất và tuổi thọ pin mặt trời

Một vật liệu composite mới có khả năng làm mát thụ động tấm pin mặt trời, tăng sản lượng điện 12,9% và kéo dài tuổi thọ hơn 200%. Đây là thành tựu mới được công bổ của nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) Ả Rập Xê-út dẫn đầu.

Các nhà khoa học đã phát triển thành công một vật liệu composite nền acrylate cải thiện hiệu suất pin mặt trời. Khi ứng dụng trên những tấm pin lắp đặt tại một quốc gia có nền nhiệt cao như Ả Rập Xê-út trong nhiều tuần, vật liệu này làm tăng đáng kể sản lượng điện và tuổi thọ, đồng thời giảm lượng điện tiêu thụ của chính tấm pin.

Năng lượng mặt trời là trọng tâm của các nền kinh tế xanh toàn cầu, chiếm hơn 3/4 tổng công suất lắp đặt năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc cung cấp điện mặt trời ổn định và lâu dài đặt ra thách thức lớn.

Pin mặt trời thương mại hiện tại chỉ có thể chuyển đổi khoảng 20% ánh sáng thành điện năng, phần còn lại bị hấp thụ dưới dạng nhiệt hoặc phản xạ. Lượng nhiệt này làm giảm hiệu suất và rút ngắn tuổi thọ pin, dẫn đến thay thế sớm. Do đó, giải pháp làm mát là cần thiết, nhưng các hệ thống truyền thống như quạt hoặc bơm lại tiêu tốn điện năng. Làm mát thụ động là giải pháp thay thế không tiêu thụ năng lượng.

Nói về vấn đề này, giáo sư Qiaoqiang Gan, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết:

Chúng tôi chuyên phát triển vật liệu làm mát thụ động. Chúng mỏng nhẹ, có thể phủ lên nhiều hệ thống cần làm mát như nhà kính hoặc pin mặt trời mà không ảnh hưởng hiệu suất.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra tấm composite hút ẩm từ lithi clorua (LiCl) và natri polyacrylat. Vật liệu này hấp thụ hơi ẩm không khí vào ban đêm và giải phóng vào ban ngày. Khác với các vật liệu hút ẩm làm mát khác, polyacrylat là polymer giá rẻ, quy trình chế tạo không cần hóa chất độc hại hoặc thuốc thử chuyên dụng, giúp giảm chi phí đáng kể.

Khi vận hành nhiều tuần tại sa mạc Ả Rập Xê-út, pin mặt trời được phủ vật liệu mới mang đến những ưu điểm sau:

• Giảm nhiệt độ: Thấp hơn 9.4°C so với pin thường
• Tăng sản lượng điện: >12.9%
• Kéo dài tuổi thọ: >200%
• Giảm chi phí sản xuất điện: ~20%

Thử nghiệm cũng được thực hiện tại các vùng lạnh nhất nước Mỹ trong điều kiện mưa, chứng minh tính hiệu quả trong mọi môi trường.

Vẫn còn quá sớm để nói đến vấn đề thương mại hóa, nhưng vật liệu mới hứa hẹn sẽ mở đường cho triển vọng tăng hiệu suất pin mặt trời tại vùng khí hậu khắc nghiệt, đồng thời giúp giảm chi phí bảo trì và thay thế, cũng như thúc đẩy chuyển đổi năng lượng tái tạo với tính kinh tế cao