Không thể bàn cãi, pin Mặt Trời là công nghệ có thể cứu được Trái Đất, khi nó có thể thay thế được những nhà máy năng lượng độc hại và nguy hiểm. Thế nhưng pin Mặt Trời cần hiệu quả hơn nữa để làm cầu nối giữa hiện tại và tương lai; ta đã có bước đầu tiên: các nhà khoa học vừa giải được câu đố 40 năm tuổi, về một trong những trở ngại lớn nhất để mở khóa tiềm năng của pin Mặt Trời.
Nghiên cứu mới chỉ ra lỗi trong vật liệu làm pin, cụ thể là ở silicon dùng trong sản xuất pin Mặt Trời, lỗi vẫn tồn tại mà giờ mới được phát hiện. Khả năng cao, đây cũng là lỗi khiến pin Mặt Trời giảm mất 2% hiệu năng trong một giờ đầu sử dụng, lỗi này thường thấy đến mức nó có một cái tên riêng, là Giảm giá trị do ánh sáng - Light Induced Degradation (LID).
Con số 2% bé nhỏ thật, nhưng khi mỗi tấm pin đều bị LID thì lượng năng lượng mất đi lớn vô cùng. Trên thực tế, ước tính số năng lượng mất đi do LID nhiều hơn cả tổng năng lượng 15 nhà máy hạt nhân tại Vương quốc Anh sản xuất ra. Phát hiện mới sẽ giúp ngành năng lượng toàn cầu lấy lại những gì đã mất.
“Do ảnh hưởng tới cả khía cạnh môi trường lẫn tài chính, việc pin Mặt Trời giảm giá trị sử dụng trở thành đề tài nóng trong ngành khoa học kỹ thuật suốt bốn thập kỷ qua”, nhà nghiên cứu Tony Peaker tới từ Đại học Manchester cho hay.
“Tuy nhiên, dù những bộ não sáng giá nhất của ngành đang hợp sức tìm câu trả lời, vấn đề vẫn nhức nhối vô cùng, nhưng chỉ làm khó ta đến thời điểm này thôi”.
Bốn thập kỷ với 270 báo cáo khoa học đã không tìm ra được thủ phạm làm khó ngành năng lượng. Nghiên cứu mới nhất có được thành công là nhờ một kỹ thuật điện quang mới có tên quang phổ nhất thời cấp độ sâu - deep-level transient spectroscopy (DLTS) để tìm ra được điểm yếu tại chất silicon được dùng trong làm pin Mặt Trời.
Trang trại năng lượng Mặt Trời đặt nổi trên nước tại Trung Quốc.
Phân tích bằng DLTS, các nhà khoa học xác định được nguyên nhân: khi ánh sáng được chuyển thành điện, dòng chảy electron bị nghẽn lại, từ đó làm giảm lượng năng lượng có thể được tạo ra. Lỗi nghiêm trọng này không hiện hữu ra ngoài cho tới khi toàn bộ tấm pin nóng lên trong nắng.
“Chúng tôi đã chứng minh được lỗi tồn tại, giờ cần tới khả năng sửa chữa của ngành kỹ thuật”, nhà nghiên cứu Iain Crowe nói.
Quá trình hoàn thiện hóa pin Mặt Trời vẫn còn dài, đột phá vẫn liên tục diễn ra khắp các phòng thí nghiệm trên thế giới. Hiện tại, bí ẩn LID đã được hóa giải, các hệ thống thu thập năng lượng Mặt Trời trên toàn thế giới sẽ có chuyển biến lớn.
“Giảm 2% hiệu năng không phải nhiều, nhưng xét tới việc các tấm pin Mặt Trời đang cung cấp một lượng năng lượng vô cùng lớn cho tổng nhu cầu năng lượng toàn thế giới, sụt 2% là con số cực kỳ lớn”, nhà nghiên cứu Peaker khẳng định.
Nghiên cứu được đăng tải trên Journal of Applied Physics.
Tham khảo ScienceAlert