Tìm ra loại vật liệu mới không ô nhiễm, giá thành thấp cho pin mặt trời

Nhóm nghiên cứu của TS. Đào Quang Duy ở Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội vừa công bố tìm ra một loại vật liệu mới không gây ô nhiễm để thay thế các loại vật liệu gây hại cho môi trường.

Vật liệu mới này còn giúp tăng độ bền của tấm pin năng lượng mặt trời, mở ra hướng phát triển pin mặt trời perovskite (pin mặt trời màng mỏng) vừa có giá thành phải chăng vừa bảo vệ môi trường.

Từ quá trình nghiên cứu vật liệu hữu cơ phân tử trong chế tạo pin mặt trời perovskite, TS. Đào Quang Duy và nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin với đầy đủ tính chất phù hợp để tạo thành lớp chuyển tiếp lỗ trống trong pin mặt trời perovskite. Kết quả này đã được công bố trên 2 tạp chí quốc tế uy tín.

Nhóm nghiên cứu của TS. Đào Quang Duy phối hợp với nhóm nghiên cứu của GS. Ozaki (Trường Đại học Osaka, Nhật Bản) phát triển vật liệu nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin có độ linh động hạt tải cao, có thể tan trong nhiều dung môi hữu cơ, dễ dàng chế tạo bằng phương pháp quay phủ, phù hợp để làm lớp chuyển tiếp lỗ trống trong các pin mặt trời perovskite. Kết quả nghiên cứu này mở ra hướng phát triển pin mặt trời perovskite có giá thành hợp lý, độ bền cao và không ô nhiễm môi trường.

Theo TS. Đào Quang Duy, vật liệu mới phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin là vật liệu quan trọng giúp làm tăng độ bền cũng như tuổi thọ của loại pin perovskite. Ở tấm pin năng lượng mặt trời perovskite, không giống với pin mặt trời sillic truyền thống, các lớp chuyển tiếp lỗ trống sử dụng vật liệu dạng rắn (thay vì dùng điện phân lỏng), khả năng hấp thụ và khuếch tán năng lượng tốt. 

Pin mặt trời sẽ được tối ưu hóa các vật liệu để giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà giá thành lại hạ.
Pin mặt trời sẽ được tối ưu hóa các vật liệu để giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà giá thành lại hạ.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin có độ linh động hạt tải mang điện cao. Bên cạnh đó, nó dễ dàng hòa tan trong các dung môi hữu cơ và có khả năng bảo vệ lớp vật liệu perovskite. Ngoài ra, cấu trúc tinh thể của pin giúp quá trình chuyển đổi thành điện năng từ các photon của nguồn ánh sáng mặt trời được diễn ra hiệu quả.

Ngay cả khi chưa được tối ưu hóa, tấm pin mặt trời sử dụng vật liệu hữu cơ nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin làm lớp chuyển tiếp lỗ trống vẫn có hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở mức cao (15%). Một ưu điểm nổi bật khác của vật liệu này là không cần pha tạp, có thể làm tăng độ bền của tấm pin lên gấp hai lần, bảo vệ lớp perovskite bên ngoài.

Hiện nay, công nghệ tinh thể silicon chiếm khoảng 90% thị phần trong ngành sản xuất pin mặt trời. Ngoài ra, có các loại vật liệu khác như pin mặt trời hữu cơ, pin mặt trời sử dụng các bán dẫn vô định hình, pin mặt trời sử dụng các màng mỏng đa tinh thể, pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite… Pin phải có các tiêu chí là hiệu suất pin cao, độ bền của pin tốt và công nghệ chế tạo đơn giản, rẻ tiền. Do đó, thành công của nhóm các nhà nghiên cứu Việt Nam được kỳ vọng sẽ  tạo nên một loại pin năng lượng mặt trời perovskite mới với độ bền cao, không gây ô nhiễm môi trường và có mức giá phải chăng.

Khi so sánh hiệu suất của việc sử dụng các lớp chuyển tiếp lỗ trống nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin với các pin sử dụng vật liệu lỗ trống truyền thống thì đạt được hiệu suất tương đương nhau (khoảng 15%). Các pin mặt trời hữu cơ và pin DSSC đã phải mất 20-30 năm để đạt được hiệu suất 15%. Chính vì thế, việc đạt được hiệu suất cao trong khoảng thời gian ngắn (7-10 năm) thông qua phương pháp chế tạo quay phủ rẻ tiền là một điều kinh ngạc trong giới chế tạo pin mặt trời.

Các chuyên gia đánh giá pin mặt trời perovskite do nhóm TS. Đào Quang Duy chế tạo có nhiều ưu điểm khi tất cả các lớp như: lớp perovskite, lớp chuyển tiếp điện tử, lớp chuyển tiếp lỗ trống, cấu trúc của pin… đều được tối ưu hóa. Hơn nữa, việc pin mặt trời perovskite sử dụng vật liệu nguyên tử nhỏ phthalocyanine-tetrabenzoporphyrin làm lớp chuyển tiếp lỗ trống thể hiện một hiệu suất tương đương với pin chế tạo cùng điều kiện sử dụng các vật liệu lỗ trống truyền thống và việc chúng có thể nâng cao độ bền của lớp perovksite là một tín hiệu đáng mừng, vì mở ra một hướng sản xuất pin mặt trời có giá thành hợp lý, độ bền cao.

Mặc dù hiệu suất này tương đương với pin silic truyền thống, nhưng việc chế tạo vật liệu mới được nhóm chú ý đến giá thành chế tạo hợp lý, dễ dàng áp dụng công nghệ và ít ảnh hưởng tới môi trường vì không cần sử dụng thêm các hợp chất pha tạp.

Trong thời gian tới, nhóm sẽ tối ưu hóa các lớp vật liệu khác trong pin mặt trời perovskite để nâng cao hơn nữa hiệu suất của pin, qua đó giúp công nghệ sản xuất pin mặt trời perovskite tiến thêm một bước trong quá trình thương mại hóa.

Pin năng lượng mặt trời sử dụng vật liệu perovskite hiện được coi là một trong những ứng viên tiềm năng sẽ “soán ngôi” của các tấm pin mặt trời silic truyền thống. Hiện nay, tại thị trường Việt Nam, tấm pin mặt trời silic được sử dụng phổ biến và chủ yếu. Việc nhập khẩu và sử dụng pin mặt trời silic không chỉ có chi phí cao mà còn gây ra một số e ngại về ảnh hưởng tới môi trường đất khi các tấm pin hết vòng đời do pin silic có chứa nhiều tạp chất. Việc phát triển loại vật liệu pin năng lượng mặt trời mới tại Việt Nam giúp giảm giá thành mà vẫn đảm bảo thân thiện với môi trường và an toàn cho sức khỏe của người sử dụng vì thế mang ý nghĩa lớn và được kỳ vọng sẽ đạt nhiều thành tựu hơn nữa.

Mai Thùy

Các tin khác

67 đội tuyển tranh tài tại vòng Chung khảo Cuộc thi “Sinh viên an ninh mạng 2026”

67 đội tuyển tranh tài tại vòng Chung khảo Cuộc thi “Sinh viên an ninh mạng 2026”

Với thông điệp “Tuổi trẻ số, kiến tạo tương lai an toàn”, cuộc thi hướng tới khơi dậy tinh thần chủ động, sáng tạo và bản lĩnh của thế hệ trẻ trong việc góp phần bảo vệ không gian mạng. Đây không chỉ là sân chơi để sinh viên thử sức, vận dụng kiến thức và năng lực chuyên môn, mà còn góp phần phát hiện, bồi dưỡng những nhân tố tiềm năng, hướng tới xây dựng đội ngũ nhân lực chất lượng cao cho lĩnh vực an ninh mạng tại Việt Nam trong tương lai.

Báo chí CAND trước bài toán kép: Tăng tốc bằng AI, giữ vững lòng tin

Báo chí CAND trước bài toán kép: Tăng tốc bằng AI, giữ vững lòng tin

Hàng nghìn giờ tư liệu quý được lưu giữ qua nhiều thập kỷ, nhưng để tìm lại vài giây hình ảnh, phóng viên có khi phải mất cả buổi, thậm chí cả ngày. Trong khi AI đang mở ra khả năng tìm kiếm chỉ bằng một câu lệnh, các tòa soạn lại đối mặt với nỗi lo khác: Tin giả, deepfake và những cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi. Làm thế nào để tận dụng sức mạnh công nghệ mà vẫn giữ được sự chính xác và niềm tin của công chúng?

MobiFone được vinh danh tại Vietnam Digital Awards 2026

MobiFone được vinh danh tại Vietnam Digital Awards 2026

Chiều 14/10, tại Hà Nội, Lễ trao Giải thưởng Chuyển đổi số Việt Nam lần thứ 9 – Vietnam Digital Awards (VDA) 2026 đã diễn ra với thông điệp “Tôn vinh giá trị thực – Lan tỏa tương lai số”. Tổng Công ty Viễn thông MobiFone được vinh danh với 6 giải thưởng, khẳng định những nỗ lực và cam kết của doanh nghiệp trong đổi mới sáng tạo, phát triển các sản phẩm, giải pháp công nghệ số và thúc đẩy chuyển đổi số trong nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế – xã hội.

"Lạm phát giấc mơ" trong thời AI

"Lạm phát giấc mơ" trong thời AI

Chưa bao giờ con người có nhiều cơ hội để mơ về thành công như hiện nay. Chỉ với một chiếc điện thoại và vài công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), người trẻ có thể xây dựng kế hoạch khởi nghiệp, tạo ra sản phẩm hay phác thảo tương lai của chính mình trong vài phút. Nhưng khi giấc mơ ngày càng dễ được tạo ra, năng lực biến chúng thành hiện thực chưa chắc tăng tương ứng. Một nghịch lý đang hình thành: “Lạm phát giấc mơ”, khi kỳ vọng ngày càng lớn, còn cảm giác hài lòng với cuộc sống ngày càng trở nên xa xỉ.

Samsung đưa AI vào hệ sinh thái thiết bị gia dụng thông minh

Samsung đưa AI vào hệ sinh thái thiết bị gia dụng thông minh

Ngày 14/10, tại Hà Nội, Samsung Electronics tổ chức sự kiện The Brief 2026, giới thiệu các sản phẩm và giải pháp ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong lĩnh vực thiết bị gia dụng, điều hòa không khí và giặt là tại thị trường Đông Nam Á và Châu Đại Dương.

Xoá “lõm sóng” ở vùng cao mở đường cho sinh kế người dân

Xoá “lõm sóng” ở vùng cao mở đường cho sinh kế người dân

Từ chỗ phải nhờ người quen dò hỏi việc làm, tự chở lợn, dê xuống chợ, người dân Sáng Sò nay có thể gọi nơi tuyển lao động, xem giá và mời thương lái tới tận nhà. Đằng sau những cuộc gọi tưởng như bình thường ấy là hành trình đưa hơn một tấn thiết bị lên các điểm cao, nối những bản làng giữa địa hình chia cắt của Tuyên Quang với thị trường bên ngoài.

Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng ghi nhận vai trò tiên phong của FPT trong nghiên cứu, đào tạo công nghệ lượng tử và AI

Phó Thủ tướng Hồ Quốc Dũng ghi nhận vai trò tiên phong của FPT trong nghiên cứu, đào tạo công nghệ lượng tử và AI

Ngày 12/10, Tập đoàn FPT và Pasqal (doanh nghiệp đứng đầu bảng xếp hạng 10 doanh nghiệp công nghệ lượng tử tại Pháp) đề xuất hợp tác đưa máy tính lượng tử về Việt Nam, phục vụ đào tạo, nghiên cứu và phát triển ứng dụng công nghệ. Đề xuất được hai bên trình bày tại buổi làm việc với Phó Thủ tướng Chính phủ Hồ Quốc Dũng, hướng tới từng bước xây dựng năng lực điện toán lượng tử và phát triển nguồn nhân lực làm chủ công nghệ chiến lược tại Việt Nam.

Xóa vùng lõm sóng ở Lạng Sơn: Đưa kết nối đến những bản làng biệt lập

Xóa vùng lõm sóng ở Lạng Sơn: Đưa kết nối đến những bản làng biệt lập

Từ bản Lân Đặt biệt lập giữa núi rừng, nơi người dân vừa trải qua nhiều tháng bị nước lũ chia cắt, đến những tuyến cáp đang được triển khai tại Tràng Định, hành trình xóa vùng lõm sóng di động ở Lạng Sơn đang được thực hiện bằng quyết tâm của Viettel, sự vào cuộc của bộ đội và sự đồng lòng của chính quyền, nhân dân. Không chỉ đưa sóng 4G đến những nơi còn thiếu kết nối, chương trình còn mở rộng cơ hội tiếp cận thông tin, dịch vụ số, góp phần phát triển kinh tế - xã hội và củng cố quốc phòng, an ninh trên địa bàn biên giới.

Ứng dụng công nghệ viễn thám và GeoAI: Đột phá làm sạch cơ sở dữ liệu đất đai

Ứng dụng công nghệ viễn thám và GeoAI: Đột phá làm sạch cơ sở dữ liệu đất đai

Xây dựng cơ sở dữ liệu đất đai "đúng, đủ, sạch, sống" đang là nhiệm vụ trọng tâm. Sự kết hợp giữa công nghệ viễn thám, thiết bị bay không người lái (UAV) và trí tuệ nhân tạo không gian địa lý (GeoAI) đang trở thành "chìa khóa" giúp ngành chức năng tối ưu hóa công tác kiểm tra, đối soát và làm sạch dữ liệu trên phạm vi toàn quốc.