Các nhà khoa học Anh vừa "bật mí" một phương pháp đột phá, hứa hẹn cách mạng hóa cách sản xuất cùng lúc 3 lĩnh vực toàn cầu gồm pin mặt trời, đèn LED và laser. Sự đột phá ấy đến từ Perovskite.
Perovskite từ lâu đã được coi là giải pháp thay thế tiềm năng cho silicon trong pin mặt trời, đèn LED và công nghệ lượng tử. Nhưng thay thế thôi chưa đủ, cần perovskite tăng tốc hiệu suất hơn nữa.
Để làm được điều đó, nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Vật Lý - Sir Richard Henry Friend, FRS thuộc Đại học Cambridge, Anh đã khéo léo kết hợp perovskite ba chiều (3D) và hai chiều (2D) để tạo ra những "tầng lớp" mỏng để tạo ra và kiểm soát các chồng lớp được điều chỉnh nguyên tử của chúng - một hiện tượng được gọi là sự phát triển epitaxial, IE thông tin ngày 15/11/2025.
Phương pháp mới này tạo ra các lớp màng perovskite siêu mỏng sao cho các nguyên tử của chúng xếp thẳng hàng một cách hoàn hảo, từ đó có thể tạo ra các thiết bị mạnh mẽ, bền bỉ và hiệu quả hơn.
Kiểm soát mới đối với cấu trúc nguyên tử của perovskite có thể biến đổi pin mặt trời, đèn LED, tia laser. Ảnh: LE/Pencho
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng họ có thể thiết kế các mối nối giữa các lớp để kiểm soát việc các electron và lỗ trống ở lại với nhau hay tách ra — một yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả phát sáng của vật liệu.
"Chúng tôi đã đạt đến mức độ điều chỉnh mà chúng tôi thậm chí không nghĩ đến khi bắt đầu. Giờ đây, chúng tôi có thể quyết định loại mối nối nào chúng tôi muốn — mối nối giữ các điện tích lại với nhau hay mối nối kéo chúng ra xa nhau — chỉ bằng cách thay đổi một chút các điều kiện phát triển" - Giáo sư Vật lý - Sir Richard Henry Friend, FRS cho biết.
Giáo sư Vật lý - Sir Richard Henry Friend, FRS là người đồng dẫn đầu nghiên cứu về công trình màng perovskite siêu mỏng. Ông đã được Hoàng gia Anh phong tước Hiệp sĩ để tôn vinh “những cống hiến xuất sắc cho ngành Vật lý”.
Điều này có thể mở đường cho các thiết bị có khả năng mở rộng, hiệu suất cao, sử dụng ánh sáng theo những cách mới, từ tia laser và máy dò đến công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo.
“Việc thay đổi thành phần và hiệu suất của perovskite theo ý muốn – và thăm dò những thay đổi này – là một thành tựu thực sự và phản ánh lượng thời gian cũng như khoản đầu tư mà chúng tôi đã dành ra tại Cambridge. Nhưng quan trọng hơn, nó cho thấy cách chúng ta có thể tạo ra chất bán dẫn hoạt động từ perovskite, một ngày nào đó có thể cách mạng hóa cách chúng ta sản xuất thiết bị điện tử và pin mặt trời giá rẻ" - Giáo sư Sam Stranks, người đồng dẫn đầu nghiên cứu, cho biết.
Trong nhiều thập kỷ, silicon là "xương sống" của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời, nhưng nó đang tiến gần đến giới hạn hiệu suất lý thuyết là 29,4%. Để phá vỡ giới hạn này, các nhà khoa học đang chuyển hướng sang các vật liệu cải tiến để thu được nhiều ánh sáng mặt trời hơn. Nỗ lực của các nhà khoa học thuộc Đại học Cambridge là một ví dụ.
