Cải tiến vật liệu sản xuất pin mặt trời

Ba nhà khoa học thuộc nhóm nghiên cứu (từ trái qua phải): Tiến sĩ Ross Hatton,
Tiến sĩ Silva Varagnolo và Tiến sĩ Jaemin Lee. Nguồn: Đại học Warwick

Bạc và đồng là hai chất dẫn điện được sử dụng phổ biến nhất trong các thiết bị điện tử và pin mặt trời ngày nay. Thông thường, các tấm phim kim loại truyền thống được sản xuất bởi phương pháp cắt axit nhằm tạo đường dẫn điện như mong muốn. Tuy nhiên, các phương pháp này lại sử dụng hoặc nhiều hóa chất độc hại, hoặc các loại mực in kim loại đắt đỏ.

Nhóm ba nhà khoa học tại Đại học Warwick đã phát triển một phương pháp mới giúp chế tạo các tấm pin mặt trời thân thiện với môi trường, giá thành phải chăng và tiềm năng trong phục vụ sản xuất quy mô lớn.

Nghiên cứu được đăng tải trên Materials Horizons với tiêu đề “Sự lắng đọng có chọn lọc của màng bạc và đồng bằng phương pháp điều chế hệ số ngưng tụ”. Dự án nghiên cứu đã kêu gọi thành công 1.15 triệu bảng (hơn 300 tỉ đồng) từ Hội đồng Nghiên cứu Kỹ thuật và Vật lý Vương quốc Anh.

Hatton và Varagnolo đã phát hiện ra rằng khi được xử lý bốc hơi nhiệt, bạc và đồng không hề co lại trên các tấm phim tạo hình chứa các hợp chất được flo hóa mạnh. Phương pháp bốc hơi nhiệt (thermal evaporation) vốn được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các tấm phim kim loại bên trong các gói snack và các hợp chất organoflourine trong đó cũng là chất nền tạo ra lớp chống dính của nồi, chảo quen thuộc. Các lớp organofluorine này thường chỉ cần một lượng rất ít (khoảng 10 phần tỉ mét tính theo độ dày) để phát huy tác dụng.

Một mẫu phim pin mặt trời sử dụng kỹ thuật mới. Ảnh: Đại học Warwick

Cách xử lý nhiệt này còn giúp bề mặt phim không bị nhiễm bẩn - yếu tố đặc biệt quan trọng giúp tạo nền cho các phân tử cảm biến thế hệ mới có thể dễ dàng bám vào.

Bên cạnh đó, các loại pin mặt trời sử dụng các lớp phim có thành phần hữu cơ, perovskite hoặc tinh thể nano còn có tiềm năng đáp ứng nhu cầu cải thiện tình trạng biến đổi khí hậu nhờ các đặc tính mà pin silicon truyền thống không có như: khả năng chuyển màu, tính dẻo dai, mỏng nhẹ và yêu cầu chi phí sản xuất thấp.

Tiến sĩ Hatton và nhóm nghiên cứu đã sử dụng biện pháp của mình chế tạo ra các tấm pin mặt trời hữu cơ bán trong suốt. Trong đó, lớp bạc dẫn điện trên cùng được dập các lỗ siêu nhỏ với mật độ lên tới hàng triệu lỗ trên centimet vuông. Đây là thành quả chưa vật liệu nào làm được khi đặt trực tiếp lên trên một thiết bị điện tử hữu cơ.

Công Nhất