Các nhà nghiên cứu từ Đại học College London (UCL) và cộng sự vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực năng lượng mặt trời trong nhà, mở ra tiềm năng lớn cho các thiết bị IoT và thành phố thông minh. Họ đã tạo ra một loại pin mặt trời mới, không chỉ hoạt động hiệu quả dưới ánh sáng nhân tạo mà còn đạt hiệu suất kỷ lục thế giới.
Thiết bị này có khả năng chuyển đổi 37,6% ánh sáng trong phòng thành điện năng hữu ích, vượt xa hiệu suất của các loại pin mặt trời trong nhà thương mại tốt nhất hiện nay đến 6 lần. Đặc biệt, tuổi thọ của pin mới này kéo dài đến hàng năm, một cải tiến đáng kể so với các nguyên mẫu trước đây thường chỉ hoạt động trong vài tuần hoặc vài tháng.
Bí quyết của thành công này nằm ở việc sử dụng perovskite, một vật liệu tinh thể có cấu trúc nguyên tử linh hoạt, có thể điều chỉnh để hấp thụ các bước sóng ánh sáng cụ thể từ đèn LED và đèn huỳnh quang. Tiến sĩ Mojtaba Abdi-Jalebi, phó giáo sư tại Viện Khám phá Vật liệu UCL, nhấn mạnh rằng pin mặt trời perovskite này có thể thu hoạch nhiều năng lượng hơn và bền bỉ hơn so với các sản phẩm thương mại hiện có.
Perovskite được xem là vật liệu đầy hứa hẹn cho tương lai của năng lượng mặt trời nhờ chi phí thấp, tính linh hoạt cao hơn silicon và khả năng in ấn dễ dàng. Tuy nhiên, trong môi trường trong nhà, perovskite gặp phải một số thách thức. Các “bẫy” nhỏ, là những khiếm khuyết trong cấu trúc tinh thể, có thể giữ electron và làm tiêu hao năng lượng dưới dạng nhiệt, dẫn đến sự phân hủy vật liệu theo thời gian.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Abdi-Jalebi đã phát triển một phương pháp xử lý hóa học ba giai đoạn. Đầu tiên, họ thêm rubidium chloride để giúp các tinh thể phát triển đồng đều hơn và giảm căng thẳng. Tiếp theo, họ sử dụng hai hợp chất hữu cơ, DMOAI và PEACl, để giữ cho các ion trong vật liệu ổn định và cố định.
Phương pháp xử lý này đã thay đổi hoàn toàn cách thức hoạt động của bề mặt pin mặt trời. Các thử nghiệm cho thấy bề mặt chuyển từ loại n sang loại p, giúp điện dễ dàng lưu thông qua vật liệu hơn. Kết quả là, pin perovskite được điều chỉnh với khoảng cách dải băng 1,75 electron volt, lý tưởng cho việc hấp thụ ánh sáng khả kiến có năng lượng cao trong nhà.
Pin mặt trời này hoạt động tốt nhất dưới ánh sáng LED 1000 lux, tương đương với độ sáng của một văn phòng thông thường. Trong điều kiện này, nó đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng (iPCE) là 37,6%, một kỷ lục đối với pin perovskite được thiết kế để sử dụng trong nhà. Sau 100 ngày, pin vẫn duy trì 92% hiệu suất ban đầu, và ngay cả sau 300 giờ dưới ánh sáng mạnh liên tục ở 55°C, nó vẫn giữ được 3/4 hiệu suất.
Mặc dù hiện tại mẫu pin mặt trời này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thảo luận với các đối tác trong ngành để tìm cách mở rộng quy mô sản xuất và thương mại hóa sản phẩm.
Do pin perovskite có thể được in bằng quy trình đơn giản và sử dụng các nguyên tố phổ biến, việc sản xuất hàng loạt không còn là điều quá xa vời. Loại pin này hứa hẹn sẽ giảm thiểu rác thải pin, hỗ trợ các thành phố thông minh và cung cấp năng lượng cho thế hệ thiết bị Internet vạn vật tự động tiếp theo. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.
Admin
Nguồn: VnExpress
