Cột mốc của cuộc cách mạng năng lượng: hiệu suất phòng thí nghiệm của pin mặt trời tandem perovskite-silicon vượt quá 35%

Berlin/Beijing - Ngành công nghiệp quang điện toàn cầu đã đón nhận một bước đột phá lịch sử! Đội ngũ nghiên cứu chung Trung-Đức hôm nay thông báo rằng hiệu suất chuyển đổi của tế bào quang điện perovskite-silicon trong điều kiện phòng thí nghiệm đã đạt 35%, cao hơn 2,5 điểm phần trăm so với kỷ lục thế giới năm 2023, đang tiến gần đến giới hạn lý thuyết 43% của công nghệ này. Thành tựu này được tạp chí Nature Energy đánh giá là "một bước ngoặt cho ngành công nghiệp quang điện từ cải tiến sang cách mạng."

Đột phá công nghệ: triết lý "chiết xuất tầng" ánh sáng mặt trời

Tế bào silic truyền thống chỉ có thể bắt giữ một phần phổ năng lượng mặt trời do đặc tính vật liệu, và công nghệ "dao giải phẫu phổ" do đội ngũ Trung-Đức tạo ra đã giải quyết vấn đề này:

Perovskite trên cùng: Vật liệu perovskite hỗn hợp chì-thiếc mới (CsPb₀.₅Sn₀.₅I₃) chuyên về ánh sáng khả kiến, và ranh giới hấp thụ được mở rộng đến 950nm.

Pin silic ở đáy: Pin silic heterojunction (HJT) đã được sửa đổi chính xác bắt ánh sáng hồng ngoại 1100-1300nm, chuyển nhiệt thải thành điện năng.

Bẫy "ánh sáng" cấp nano: Cấu trúc bề mặt mô phỏng mắt sâu đêm giảm độ phản xạ ánh sáng xuống dưới 1%, và tăng tỷ lệ hấp thụ ánh sáng lên 20% so với các tế bào thông thường.

"Điều này tương đương với việc trao cho mỗi tia nắng một 'phân công nhiệm vụ'." Nhà khoa học trưởng của dự án, Giáo sư Lý Uyển Nhiên của Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc, nói: "Các photon của các dải khác nhau có nhiệm vụ riêng của chúng, và sản lượng điện tự nhiên tăng theo cấp số nhân."

Thương mại hóa: "chiến dịch chớp nhoáng" từ phòng thí nghiệm đến mái nhà

Mặc dù kết quả trong phòng thí nghiệm vẫn cần thời gian để chuyển đổi, ngành công nghiệp đã bắt đầu chế độ chạy đua:

Tập đoàn GCL đã đưa vào hoạt động dây chuyền sản xuất mô-đun perovskite-silicon chồng lớp đầu tiên trên thế giới với công suất 100MW, hiệu suất sản xuất hàng loạt đạt 28%, và giành được đơn đặt hàng trị giá 1 tỷ đô la từ thành phố tương lai NEOM của Ả Rập Xê Út.

Tesla thông báo rằng phiên bản mới của Solar Roof V4 sẽ sử dụng tế bào chồng lớp, với sự gia tăng 45% về sản lượng điện trên mỗi đơn vị diện tích để đáp ứng nhu cầu điện năng quanh năm của gia đình.

Liên minh châu Âu (EU) đã khẩn trương sửa đổi Luật Mái Nhà Mặt Trời, yêu cầu các quốc gia thành viên ưu tiên mua các mô-đun dán layer cho các tòa nhà công cộng. Dữ liệu hải quan Trung Quốc cho thấy xuất khẩu năng lượng mặt trời sang châu Âu đã tăng 320% so với cùng kỳ năm trước.

Mark Schneider, chuyên gia phân tích năng lượng tái tạo tại Deutsche Bank, dự đoán: "Thị trường pin mặt trời dán layer toàn cầu sẽ vượt 100 tỷ USD vào năm 2028, và các loại pin silic đơn kết truyền thống có thể lui về thị trường tầm trung và thấp."

Những lo ngại tiềm ẩn và thách thức: suy nghĩ bình tĩnh dưới sự hân hoan về hiệu suất

Phía sau sự hân hoan, ngành công nghiệp vẫn cảnh giác với hai điểm đau lớn:

Tranh cãi về rò rỉ chì: Mỗi mét vuông của mô-đun chứa khoảng 18 gram chì. Mặc dù tốc độ hòa tan được kiểm soát ở mức 0,05 mg/L thông qua lớp phủ phốt phát zirconium, các tổ chức môi trường vẫn kêu gọi xây dựng tiêu chuẩn tái chế bắt buộc.

Lời nguyền tuổi thọ: Tỷ lệ suy giảm hiệu suất hàng năm của mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ở điều kiện 85℃/85% độ ẩm là khoảng 7%, vẫn còn cách xa yêu cầu thương mại trong 25 năm. "Giống như một chiếc xe thể thao không chỉ chạy trên đường đua, mà còn phải chịu đựng bài kiểm tra của những con đường bùn lầy." Frank Eichenberg, Giám đốc điều hành của Oxford Photovoltaics, thẳng thắn cho biết.