Các tế bào năng lượng mặt trời vẫn là tâm điểm của nghiên cứu khoa học bởi mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng dồi dào nhất trên trái đất. Tuy nhiên, vấn đề chính đối với các tế bào năng lượng mặt trời được làm từ silicon là chi phí của chúng khá cao. Ngay cả với những cải tiến gần đây, chúng vẫn đòi hỏi lượng điện đáng kể và quy trình sản xuất công nghiệp khá phức tạp.

Năm 2009, các nhà nghiên cứu năng lượng chú ý đến một loại vật liệu được gọi là "perovskites halogen kim loại" hoặc MHPs. Chúng được phun như sơn lên các vật thể rắn. Joshua Choi, một trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Virginia cho biết. Các MHPs kết tinh thành một màng mỏng có thể được sử dụng để thu năng lượng trong một tế bào năng lượng mặt trời.

Chỉ trong vòng vài năm, các tế bào năng lượng mặt trời MHP được chế tác thủ công có hiệu quả sánh ngang với tế bào năng lượng mặt trời silicon. Đây là cải tiến nhanh nhất trong lịch sử được ghi nhận đối với bất kỳ vật liệu quang điện nào và được phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia ở Golden, Colorado xác nhận.

Thách thức chính là các tế bào năng lượng mặt trời MHP không lớn hơn móng tay của con người. Choi nói, "Chúng ta cần mở rộng quy mô tế bào trong khi duy trì hoặc thậm chí cải thiện hiệu quả của các tế bào năng lượng mặt trời. Để làm được điều đó, chúng ta cần phải hiểu làm thế nào các vật liệu này kết tinh và phát triển nó từ dung dịch thành một màng mỏng. "

Phối hợp với các nhà khoa học từ Đại học Cornell và nhận được tài trợ từ Quỹ Khoa học Quốc gia, Choi và nhóm của ông đã theo dõi thời gian phát triển của các tinh thể MHP ở cấp độ nguyên tử bằng cách tiếp xúc chúng với X-quang cường độ cao.

Các nhà khoa học đã trình bày kết quả tại cuộc họp thứ 66 của Hiệp hội tinh thể học của Mỹ, được tổ chức ngày 22- 26/7 tại Denver, Colorado.

Bằng cách thêm hóa chất khác nhau vào dung dịch, họ đã có thể kiểm soát tốc độ hình thành tinh thể MHP và cách các tinh thể này phát triển trên một bề mặt. Ngoài ra, nghiên cứu này đem lại những hiểu biết về sự hình thành tinh thể MHP mà các nhà khoa học sẽ cần khi họ phải xác định cách sản xuất các tế bào năng lượng mặt trời MHP lớn hơn giúp giảm giá của năng lượng mặt trời.

Choi cho biết "Các tế bào năng lượng mặt trời MHP có thể được sử dụng trong những loại vật liệu nhẹ, linh hoạt". Mục tiêu cuối cùng là làm cho việc sản xuất pin mặt trời MHP dễ dàng như in báo, tạo ra vật liệu tế bào năng lượng mặt trời mỏng có thể dễ dàng áp dụng cho nhà cửa, xe hơi, hoặc bất cứ nơi nào khác.

Một hạn chế đáng kể của nhiều tế bào năng lượng mặt trời MHP hiện nay là chúng chứa chì. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng xác định thành phần thay thế khả thi mà không độc hại.

Nghiên cứu của Choi được NASA tài trợ, cơ quan này đang xem xét tiềm năng MHPs sẽ được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời nhiệt độ cao có thể được lắp đặt trong thiết bị thăm dò năng lượng mặt trời được triển khai trong không gian. Ở những nơi khác, MHPs đã được sử dụng trong laser, máy dò ảnh, bóng bán dẫn và điốt phát sáng (LED).