Pin mặt trời giá thành thấp
Viết lại từ bài báo của Daniel J. Vargas đăng trên bản tin của trường ĐH Texas, Austin, Mỹ ngày 10/8/2009 [1]
Sử dụng năng lượng mặt trời đang là một giải pháp tiềm năng trong việc thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống bởi đây là dạng năng lượng sạch, sẵn có và có trữ lượng gần như vô tận. Tuy nhiên, cho đến nay, giá thành của công nghệ sản xuất pin mặt trời tận thu năng lượng ánh sáng để chuyển hóa thành điện năng vẫn rất cao, chưa cạnh tranh được với các dạng nhiên liệu hóa thạch.
Theo báo cáo của nhóm Brian Korgel [2], trường Đại học Texas, Austin, trong tương lai gần, pin mặt trời sử dụng hạt nano dạng “mực” có thể sẽ được chế tạo với giá thành thấp hơn. Dạng vật liệu này cho phép người dùng có thể “in” giống như trong in báo hoặc “sơn” lên tường hoặc mái nhà. GS B. Korgel hy vọng có thể giảm giá thành của dạng pin mặt trời này xuống đến 10 lần nhờ việc thay đổi quy trình sản xuất.
Trước đây, quá trình chế tạo lớp vật liệu tận thu ánh sáng được thực hiện ở pha khí, sử dụng phương pháp ngưng đọng (deposit) trong buông chân không. Quá trình này cần nhiệt độ cao và qua nhiều giai đoạn, do vậy gây tổn thất nguyên liệu rất lớn và tiêu tốn nhiều thời gian, kéo theo chi phí sản xuất tăng. Quy trình mới (phát triển bởi nhóm Korgel) áp dụng phương pháp hóa học cho phép tổng hợp vật liệu nano ở nhiệt độ thường. Ưu điểm của phương pháp là có thể điều khiển được tỉ lệ hợp thức của các cấu tử và phân tán các nano tinh thể trong các dung môi, tạo ra vật liệu dạng “sơn” hoặc “mực in”. Do quá trình được thực hiện ở điều kiện mềm nên giảm được tiêu hao năng lượng cũng như nguyên liệu.
Trong thời gian gần đây, Korgel và nhóm của ông đang nghiên cứu việc sử dụng CZTS (Cu2ZnSnS4) [3] và ,CIGS(CuInxGa1-xSe2) [4], loại vật liệu có giá thành rẻ hơn nhiều và không gây tác động xấu cho môi trường, thay thế cho vật liệu silicon truyền thống trong pin mặt trời.
Tuy nhiên, để chế tạo pin mặt trời dạng có thể sơn hoặc in được, ngoài lớp vật liệu chính có tác dụng hấp thụ ánh sáng mặt trời còn cần một số lớp vật liệu dẫn khác. Đây cũng đang là một bước cần thiết để tiến tới quy trình chế tạo loại pin này.
Nhóm của ông Korgel đã phát triển những mẫu pin mặt trời đầu tiên với hiệu suất chuyển hóa năng lượng là 1%. Tuy nhiên, theo yêu cầu hiện nay, hiệu suất phải đạt 10% mới có thể đưa vào sản xuất trong công nghiệp. Lúc đó, vật liệu này thực sự có tiềm năng thương mại rất lớn.
Bên cạnh đó, loại vật liệu dạng "sơn" có tính chất bán trong suốt sẽ mở ra tiềm năng mới cho việc biến các tấm kính cửa sổ thành các tấm pin mặt trời.
