Màng siêu mỏng biến ốp điện thoại thành máy phát điện mặt trời

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Oxford phát triển pin mặt trời linh hoạt đầu tiên trên thế giới đủ mỏng để phủ lên những vật thể khác, biến chúng thành nguồn năng lượng di động, Live Science hôm 22/8 đưa tin. Viện Công nghệ và Khoa học Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia Nhật Bản (AIST) đã chứng nhận phát minh này.

Pin mà nhóm nghiên cứu tạo ra mỏng hơn 150 lần so với loại pin mặt trời silicon hiện nay mà không làm giảm khả năng sản xuất điện. Loại pin mới có thể gắn lên gần như mọi vật dụng dưới dạng một lớp màng dễ in, ví dụ như ôtô hoặc ốp lưng điện thoại, cho phép mọi người sạc ngay khi đang di chuyển và loại bỏ nhu cầu xây các trang trại năng lượng mặt trời lớn.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia tại Đại học Oxford đã tạo ra vật liệu quang điện mới chỉ dày hơn 1 micromet (0,001 mm) từ các cấu trúc perovskite. Các cấu trúc tinh thể này là phiên bản tổng hợp của canxi titan oxit tự nhiên, có thể được sản xuất tương đối rẻ trong phòng thí nghiệm hoặc nhà máy. Giống như silicon, vật liệu phổ biến nhất dùng cho pin mặt trời, perovskite tạo ra điện tích khi có ánh sáng mặt trời.

Dù perovskite có tiềm năng to lớn, giới khoa học rất vất vả để tổng hợp sao cho thời gian tồn tại kéo dài hơn vài tháng. Perovskite rất dễ hư hỏng khi quá ẩm và có thể vỡ ra sau khi tiếp xúc với không khí. Dần dần, giới chuyên gia phát hiện perovskite có thể được giữ ổn định trong cấu trúc nhiều lớp, ví dụ như pin mặt trời tandem - loại pin kết hợp giữa perovskite và silicon.

Nhóm nghiên cứu tại Oxford lựa chọn phương pháp đa giao điểm, kết hợp vài lớp nhạy sáng tương ứng với các bước sóng ánh sáng khác nhau để tăng độ nhạy sáng của vật liệu quang điện. Kết quả, lớp màng mỏng thu được có hiệu suất 27% khi chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng, cao hơn mức 22% của các tấm pin silicon trên thị trường hiện nay.

"Chúng tôi hình dung rằng có thể gắn lớp phủ perovskite lên nhiều loại bề mặt hơn để sản xuất điện mặt trời giá rẻ, ví dụ như nóc xe ôtô, mái nhà, thậm chí mặt sau của điện thoại di động. Nếu có thể sản xuất điện mặt trời nhiều hơn theo cách này, chúng tôi dự đoán nhu cầu sử dụng pin silicon hoặc xây trang trại điện mặt trời sẽ ít hơn trong dài hạn", Junke Wang, giáo sư vật lý tại Đại học Oxford, cho biết.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu tin rằng perovskite có thể giúp pin mặt trời vượt qua mức hiệu suất 45% - giới hạn được đưa ra dựa trên kiến thức vật lý và các phương pháp hiện tại. Điều này sẽ giúp họ sản xuất nhiều năng lượng hơn trên mỗi cm2 vật liệu quang điện, đồng thời có thể sản xuất trong điều kiện ánh sáng rất yếu.