Sự hợp tác giữa Oxford PV và Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer ISE đã tạo ra bước đột phá mới cho ngành năng lượng tái tạo. Bằng cách kết hợp các tế bào quang điện perovskite-silicon hiệu suất cao với công nghệ kết nối xếp lớp ma trận Matrix Shingle, hai đơn vị đã chế tạo thành công thế hệ mô-đun dòng kính-kính có khả năng tối ưu hóa công suất vượt trội.
Thành tựu này sẽ được trưng bày lần đầu tiên tại hội chợ thương mại Intersolar diễn ra từ ngày 23 đến 25 tháng 6 năm 2026 tại Munich, Đức, bao gồm cả biến thể áp mái lẫn mô-đun hai mặt phục vụ cho các nhà máy quy mô lớn.
Bước nhảy vọt về hiệu suất nhờ vật liệu lai thế hệ mới
Các mô-đun thế hệ mới này đạt công suất 491 watt cho phiên bản áp mái và 546 watt cho phiên bản lắp đặt mặt đất hai mặt, ghi nhận hiệu suất toàn phần đạt tới 25.6%.
- Vượt qua giới hạn vật lý: Bằng việc phủ một lớp perovskite siêu mỏng chỉ vài trăm nanomét lên bề mặt tế bào silicon truyền thống, giới hạn hiệu suất lý thuyết của pin mặt trời đã được nâng từ 29.4% lên tới 43.3%.
- Giảm thiểu tổn hao dòng điện: Cấu trúc tandem tạo ra điện áp cao hơn nhưng mật độ dòng điện thấp hơn. Điều này giúp giảm thiểu đáng kể tổn hao do điện trở bên trong mô-đun trong quá trình vận hành.
Công nghệ kết nối xếp lớp ma trận Matrix Shingle
Điểm độc đáo của mô-đun này nằm ở phương pháp xử lý cắt các tế bào quang điện thành các dải xếp chồng lên nhau theo dạng ma trận, được kết dính bằng keo dẫn điện thay vì các mối nối đồng truyền thống.
Ưu thế vận hành: Quy trình kết nối Matrix Shingle là một quy trình nhiệt độ thấp, loại bỏ hoàn toàn chì và kết nối đồng, giúp giảm chi phí vận hành cũng như áp lực cơ học lên cấu trúc mô-đun.
Nhờ cách sắp xếp chồng lớp thông minh này, diện tích bề mặt của mô-đun được tận dụng tối đa và đồng nhất. Đặc biệt, công nghệ Matrix Shingle mang lại khả năng chống chịu hiện tượng đổ bóng cục bộ cực tốt. Khi một phần diện tích bị che khuất, dòng điện vẫn có thể linh hoạt chuyển hướng chạy quanh vùng bóng râm, giúp duy trì sản lượng điện năng cao gấp đôi so với các mô-đun kết nối thông thường.
Tiềm năng thương mại hóa và ứng dụng thực tiễn trong tương lai
Việc đưa công nghệ pin mặt trời tandem vào sản xuất quy mô công nghiệp mở ra triển vọng lớn cho các dự án năng lượng xanh toàn cầu nhờ khả năng cắt giảm diện tích lắp đặt mà vẫn đảm bảo sản lượng điện vượt trội.
- Tối ưu hóa không gian lắp đặt: Với hiệu suất tăng vọt, các hộ gia đình và doanh nghiệp có thể lắp đặt số lượng tấm pin ít hơn trên cùng một diện tích mái nhà nhưng vẫn thu về công suất năng lượng tương đương hoặc cao hơn trước.
- Thúc đẩy sản xuất bền vững tại Châu Âu: Các mô-đun này hiện được sản xuất tại cơ sở sản xuất thí điểm ở Brandenburg an der Havel, Đức. Việc ứng dụng quy trình màng mỏng trực tiếp lên tế bào dị hợp silicon cho phép duy trì chuỗi cung ứng công nghệ cao, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nguyên liệu thô truyền thống và hạ thấp tác động môi trường.
- Gia tăng tuổi thọ thiết bị: Thiết kế module kính-kính kết hợp hệ thống keo dán viền đặc biệt giúp bảo vệ tuyệt đối các tế bào quang điện perovskite vốn rất nhạy cảm với độ ẩm, đảm bảo độ bền bỉ dài lâu khi vận hành ngoài trời.
Dự án nghiên cứu này nằm trong khuôn khổ chương trình HoTSun, nhận được sự tài trợ chiến lược từ Bộ Kinh tế và Năng lượng Liên bang Đức, hứa hẹn sẽ sớm thúc đẩy lộ trình thương mại hóa diện rộng trong thời gian tới.