Đột phá: pin mặt trời trong nhà đạt hiệu suất kỷ lục, cao gấp 6 lần công nghệ hiện tại

[Thảo Nông]

Các nhà nghiên cứu tại Đại học College London (UCL) vừa tạo ra một loại pin mặt trời mới có khả năng hoạt động hiệu quả dưới ánh sáng trong nhà, đạt hiệu suất kỷ lục thế giới 37,6%. Sử dụng vật liệu perovskite và một phương pháp xử lý hóa học đột phá, công nghệ này hứa hẹn sẽ cung cấp năng lượng cho thế hệ thiết bị Internet Vạn Vật (IoT) tiếp theo và giúp giảm thiểu rác thải pin.

Tấm pin mặt trời được tối ưu hóa để sử dụng với điều kiện ánh sáng trong nhà​

Perovskite: Tương lai của năng lượng mặt trời trong nhà​

Trong khi các tấm pin mặt trời truyền thống được tối ưu hóa để hấp thụ ánh sáng mặt trời, việc thu thập năng lượng từ ánh sáng nhân tạo trong nhà (như đèn LED, đèn huỳnh quang) lại là một thách thức lớn. "Hiện tại, các loại pin mặt trời thu thập năng lượng từ ánh sáng trong nhà rất đắt đỏ và không hiệu quả," Tiến sĩ Mojtaba Abdi-Jalebi, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết.

Giải pháp của nhóm nghiên cứu nằm ở vật liệu perovskite, một loại tinh thể có cấu trúc nguyên tử có thể được "điều chỉnh" để hấp thụ một cách hiệu quả các bước sóng ánh sáng cụ thể phát ra từ các loại đèn trong nhà.

Đột phá về hiệu suất và độ bền​

Một trong những nhược điểm lớn của vật liệu perovskite trước đây là độ bền kém. Các khiếm khuyết nhỏ trong cấu trúc tinh thể của nó thường "bẫy" các electron, làm thất thoát năng lượng và khiến vật liệu bị phân hủy theo thời gian.

Nhóm của Tiến sĩ Abdi-Jalebi đã giải quyết được thách thức này bằng một phương pháp xử lý hóa học ba giai đoạn, giúp các tinh thể phát triển đồng đều hơn và ổn định hơn. Kết quả là họ đã tạo ra được một viên pin mặt trời trong nhà không chỉ đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục 37,6% (cao hơn khoảng 6 lần so với các loại pin thương mại tốt nhất hiện nay), mà còn có độ bền vượt trội. Sau 100 ngày, viên pin này vẫn duy trì được 92% hiệu suất ban đầu.

Từ phòng thí nghiệm đến đời sống: Tương lai của các thiết bị tự cấp nguồn​

Hiện tại, mẫu pin mặt trời của UCL vẫn đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm, nhưng các nhà nghiên cứu đã bắt đầu đàm phán với các đối tác công nghiệp để có thể thương mại hóa công nghệ này.

Do vật liệu perovskite có thể được sản xuất bằng các quy trình in ấn đơn giản và dựa vào các nguyên tố dồi dào, quá trình sản xuất hàng loạt được cho là không quá xa vời.

Công nghệ này có tiềm năng rất lớn trong việc cung cấp năng lượng cho hàng tỷ thiết bị IoT trong các ngôi nhà và thành phố thông minh. Thay vì phải thay pin định kỳ, các cảm biến, thiết bị theo dõi và các tiện ích nhỏ khác trong tương lai có thể sẽ tự cấp nguồn bằng chính ánh sáng đèn trong phòng, giúp giảm thiểu một lượng lớn rác thải điện tử và tạo ra một thế giới kết nối bền vững hơn.