Trong lĩnh vực tái tạo năng lượng, đặc biệt là năng lượng điện lấy từ ánh sáng, hiệu năng là một trong những yếu tố được đặt lên hàng đầu. Mới đây, một công ty nghiên cứu về năng lượng là Sundrive ở Úc đã nghiên cứu thành công một loại pin Mặt trời có hiệu quả nhất thế giới. Kỹ sư Vince Allen đã cùng các cộng sự thành công sử dụng vật liệu đồng trong việc nghiên cứu này để chứng minh được về hiệu năng của tấm pin Mặt trời này. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết hơn về nghiên cứu này qua bài viết dưới đây.
Xuất phát từ 7 năm trước
Theo Live Mint, khoảng 7 năm trước, Vince Allen cùng một số người bạn đã quyết định chọn gara tại một căn hộ ở ngoại ô Sydney để khởi đầu cho dự án. Lúc đó, ông đang là ứng viên Tiến sĩ tại Đại học New South Wales. Ông đã nảy sinh ý tưởng chế tạo các tấm pin mặt trời rẻ hơn nhiều để thay thế các sản phẩm đắt tiền hiện tại.
Phòng thí nghiệm và những gã khổng lồ công nghệ cũng phải ‘vật lộn’ với các vấn đề tương tự để giúp người dùng tiết kiệm tiền hơn. Allen vẫn không nản lòng và chế tạo thiết bị của riêng mình. Ông thử hết ý tưởng này đến ý tưởng khác cho đến khi tìm ra phương pháp hiệu quả nhất. SunDrive Solar, công ty do ông đồng sáng lập vào năm 2015 dựa trên nghiên cứu này, vừa chứng minh họ có năng lực sản xuất một trong những loại pin mặt trời hiệu quả nhất mọi thời đại. Loại pin này đã được kiểm tra và xác nhận bởi một phòng thí nghiệm độc lập có tiếng. Và SunDrive đã làm như vậy với vật liệu cốt lõi là đồng.
“Hai tiêu chí chính để đẩy nhanh tốc độ chuyển sang dùng điện Mặt trời là hiệu năng và chi phí”, kỹ sư Allen khẳng định.
Nói một cách đơn giản, chỉ số hiệu năng mô tả lượng năng lượng mà hệ thống tạo ra mỗi khi nhận ánh sáng. Mười năm trước, pin Mặt trời phổ thông mới chỉ đạt hiệu năng từ 14-16%. Ngày nay con số trung bình là 20%.
Sự thay thế bạc bằng đồng
Công ty Sundrive, nơi nhà nghiên cứu Allen đang công tác, đã tạo ra pin Mặt trời với hiệu năng lên tới 25,54%. Con số đã được Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời Hamlin tại Đức công nhận. “Trước thời điểm này, hiệu năng kỷ lục là 25,26%, chúng tôi đã có được một cú nhảy vọt lớn. Trong lĩnh vực này, những chứng nhận từ các cơ sở độc lập là chỉ số tối quan trọng. Đặc biệt nếu như bạn muốn đưa nghiên cứu của mình tới các viện chuyên môn”, kỹ sư Allen nói.
Ở thời điểm hiện tại, ngành sản xuất cell năng lượng Mặt trời tiêu 15% sản lượng bạc toàn cầu. Thay được thứ tài nguyên đắt đỏ, hữu hạn này bằng đồng, nhóm chuyên gia đã đạt được nhiều mục đích với chỉ một thay đổi.
“Tôi nghĩ có điều đáng chú ý hơn cả việc hiệu năng cao. Chúng tôi đã có thể làm được mà không cần tới bạc”.
Đồng rẻ hơn bạc tới 100 lần và dồi dào về số lượng. Nhiệt độ xử lý đồng thấp hơn bạc khiến quá trình sản xuất còn tiết kiệm năng lượng hơn trước. Theo lời kỹ sư Allen, giới hạn hiệu năng của pin Mặt trời là khoảng 27%. Thiết bị mới của các nhà nghiên cứu đã tiệm cận mức trần hơn bao giờ hết.
“Chúng tôi nhận thấy mình đang nắm giữ công nghệ sẽ giúp cả ngành công nghiệp lên nấc thang mới, với những cell năng lượng silicon hiệu quả hơn. Chúng tôi thấy cơ hội bứt phá đón đầu làn sóng chuyển giao năng lượng mới”.
Tương lai của nghiên cứu
Sundrive vẫn còn là một công ty nhỏ. Quá trình sản xuất hàng loạt với quy mô lớn sẽ cần thêm thời gian. Những tấm pin Mặt trời có hiệu năng cao nhất thế giới còn phải vượt qua một bài thử nữa. Đó là khí hậu khắc nghiệt của nước Úc. Luật lệ cũng yêu cầu pin phải đi kèm bảo hành. Nó phải được thiết kế để có tuổi thọ ít nhất 25 năm.
Anh Allen nói quá trình sản xuất hàng loạt sẽ tốn thời gian lắm. Nhưng Sundrive đã có lộ trình thực hiện mục tiêu cao nhất này. “Chúng tôi sẽ có pin Mặt trời kích cỡ tương đương các hệ thống đang có trên thị trường vào cuối năm nay. Nó sẽ đại diện cho hệ thống sẽ được lắp tại các trang trại năng lượng Mặt trời”.
Allen và Hu cho biết họ vẫn chưa quyết định con đường chính xác trong tương lai. Có khả năng họ sẽ cố gắng thiết lập quan hệ đối tác với một hoặc nhiều nhà sản xuất lớn thay vì xây dựng một doanh nghiệp năng lượng mặt trời từ đầu. Hu nói: “Chúng tôi có thể mua các tế bào pin mặt trời hoàn chỉnh một phần. Sau đó hoàn thiện chúng với quy trình sử dụng đồng kim loại của mình”.
Allen dự kiến đầu năm 2023, những sản phẩm được thương mại hóa đầu tiên sẽ lộ diện.
