Dù sở hữu ưu điểm nhẹ, linh hoạt và chi phí sản xuất thấp, pin mặt trời polymer (PSC) trong nhiều năm vẫn bị giới hạn trong phòng thí nghiệm do độ bền kém và hiệu suất thiếu ổn định. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Đại học Công nghệ Vũ Hán đã tạo ra bước ngoặt quan trọng.

Công trình đăng tải trên tạp chí khoa học Matter cho thấy loại pin hữu cơ mới đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) 19,1%. Đáng chú ý, sau 2.000 giờ hoạt động liên tục trong điều kiện ngoài trời, thiết bị vẫn giữ được 97% hiệu suất ban đầu.

Để đạt được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã pha trộn các phân tử nhỏ (small-molecule) vào ma trận polymer, từ đó mang lại ba cải tiến quan trọng:

Sắp xếp lại cấu trúc polymer: Giúp các chuỗi phân tử liên kết chặt chẽ và có trật tự hơn.

Giảm khoảng trống vi mô: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển điện tích.

Gia cố độ bền phân tử: Hạn chế các liên kết yếu, giúp thiết bị chịu được ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao.

Ông Tao Wang, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ với PV Magazine rằng chiến lược này vừa tối ưu hóa đường dẫn vận chuyển điện tích, vừa giảm thể tích tự do trong lớp quang năng. Nhờ đó, thiết bị không chỉ duy trì 97% hiệu suất sau 2.000 giờ trong không khí mà còn có tuổi thọ ước tính vượt 100.000 giờ.

Mốc 100.000 giờ được xem là cột mốc quan trọng, đưa pin polymer tiến gần hơn tới khả năng thương mại hóa quy mô lớn.

Khác với các tấm pin silicon truyền thống cứng và nặng, pin mặt trời polymer có tính linh hoạt cao, cho phép ứng dụng đa dạng như:

Thiết bị đeo thông minh: Tích hợp vào quần áo, ba lô tự sạc điện.

Kính xây dựng: Biến cửa sổ các tòa nhà thành nguồn phát điện.

Hệ thống năng lượng phân tán: Cung cấp điện cho khu vực vùng sâu, vùng xa với chi phí lắp đặt thấp.

Bước tiến này được kỳ vọng sẽ mở rộng biên giới ứng dụng của năng lượng mặt trời, đặc biệt trong các giải pháp nhẹ, linh hoạt và thân thiện môi trường.