Bằng cách thiết kế chiến lược tái chế cho thế hệ pin mặt trời quang điện mới, sắp ra mắt - được làm từ kim loại perovskite halogenua, một họ vật liệu tinh thể có cấu trúc như khoáng tự nhiên canxi titanate - sẽ bổ sung một loại chất thân thiện với môi trường cho ngành công nghiệp xanh, theo nghiên cứu do Cornell dẫn đầu được công bố ngày 24 tháng 6 trên tạp chí Nature Sustainability.
Fengqi You, Roxanne E. và Michael J. Zak, Giáo sư về Kỹ thuật Hệ thống Năng lượng tại Đại học Kỹ thuật, cho biết, bài báo cho thấy những lợi ích đáng kể của việc tái chế các tấm pin mặt trời perovskite, mặc dù chúng vẫn đang trong giai đoạn phát triển thương mại.
"Khi các tấm pin mặt trời perovskite hết thời hạn sử dụng, chúng ta phải giải quyết loại rác thải điện tử này như thế nào?" You - là một giảng viên tại Trung tâm Bền vững Cornell Atkinson cho biết. "Đây là một loại vật liệu mới. Bằng cách tái chế đúng cách, chúng tôi có thể giảm lượng khí thải carbon vốn đã thấp của nó.
You nói: “Khi các nhà khoa học thiết kế pin mặt trời, họ thường tính đến hiệu suất. "Họ tìm cách để biết hiệu quả chuyển đổi năng lượng và sự ổn định và thường bỏ qua việc thiết kế để tái chế."
Năm ngoái, You và phòng thí nghiệm của ông đã phát hiện ra rằng các tấm quang điện trong các tấm pin mặt trời có chứa cấu trúc all-perovskite hoạt động tốt hơn các tế bào quang điện được làm từ chất liệu crystalline silicon và erovskite-silicon - với các tấm pin xếp chồng lên nhau để hấp thụ tốt hơn ánh sáng - hoạt động đặc biệt tốt.
Tấm pin quang điện perovskite mang lại lợi tức đầu tư năng lượng ban đầu nhanh hơn so với tấm pin mặt trời làm từ chất liệu silicon vì tất cả các pin mặt trời perovskite tiêu thụ ít năng lượng hơn trong quá trình sản xuất.
Theo bài báo của Xueyu Tian, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Cornell Systems Engineering, và Samuel D. Stranks của Đại học Cambridge thì “Đánh giá vòng đời của chiến lược tái chế cho các mô-đun quang điện Perovskite tái chế có thể mang lại mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp thấp hơn 72,6% và giảm 71,2% lượng khí thải carbon". 
Ông Tian cho biết: “Giảm năng lượng cần thiết để sản xuất các tấm pin cho thấy giảm đáng kể việc hoàn vốn năng lượng và phát thải khí nhà kính.
Kiến trúc tấm pin dạng perovskite có thể tái chế tốt nhất cho thấy thời gian hoàn vốn năng lượng khoảng một tháng, với lượng khí thải carbon thấp nhất là 13,4 gam sản lượng tương đương carbon dioxide cho mỗi kilowatt giờ điện được sản xuất. Không cần tái chế, thời gian hoàn vốn năng lượng và lượng khí thải carbon của pin mặt trời perovskite mới cho thấy khoảng từ 70 ngày đến 13 tháng và tương đương 27,5 đến 158,0 gam carbon dioxide trong suốt vòng đời của chúng.
Các tế bào quang điện silicon dẫn đầu thị trường hiện nay có thể mong đợi thời gian hoàn vốn năng lượng từ 1,3 đến 2,4 năm, với lượng khí thải carbon ban đầu từ 22,1 đến 38,1 gam khí thải tương đương carbon dioxide trên mỗi kilowatt giờ sản lượng.
"Khả năng tái chế làm cho perovskites cạnh tranh với tất cả các đối thủ khác", Tian nói.
Các chính sách liên bang và tiểu bang được cung cấp thông tin, cùng với các chiến lược phát triển cơ sở hạ tầng tái chế, có thể giảm thiểu tác động môi trường hơn nữa khi sản xuất pin mặt trời quang điện.
You nói: "Giá trị thực của ngành công nghiệp tấm pin năng lượng mặt trời perovskite xanh hiệu quả có thể dựa vào chương trình tái chế."
Quỹ Khoa học Quốc gia đã hỗ trợ nghiên cứu này.

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/06/210624170843.htm

Dương Phước Hùng