Hiệu suất pin mặt trời trong nhà đạt kỷ lục mới khi nhóm nghiên cứu Đại học College London phát triển tấm pin perovskite hiệu quả gấp 6 lần công nghệ thương mại, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi.
- Chồng ngoại tình: 3 sai lầm khiến người vợ đánh mất cả hôn nhân lẫn phẩm giá
- Phụ nữ sau 40 tuổi đừng bỏ qua 5 gam màu này: Mặc lên là trẻ ra, được khen có gu cực đỉnh
- Chợ Vinh – Hơi thở và mùi vị của cuộc sống
Xem nhanh
Hiệu suất pin mặt trời trong nhà và những hạn chế truyền thống
Trong nhiều thập kỷ qua, pin mặt trời đã được ứng dụng rộng rãi nhằm khai thác năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, đa số tấm pin silicon thông thường chỉ hoạt động tốt ngoài trời. Khi đưa vào môi trường trong nhà, nơi ánh sáng yếu và chủ yếu từ đèn LED hay bóng huỳnh quang, hiệu suất pin mặt trời trong nhà thường rất thấp.
Các dòng pin thương mại hiện nay mới chỉ đạt hiệu quả ở mức vài phần trăm, chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn. Đây là một thách thức lớn trong bối cảnh Internet vạn vật (IoT) phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi hàng tỷ thiết bị cảm biến, đồng hồ thông minh hay khóa điện tử phải có nguồn năng lượng ổn định, thay thế cho pin dùng một lần.
Công nghệ perovskite – bí quyết nâng cao hiệu suất pin mặt trời trong nhà
Để vượt qua giới hạn của pin silicon, các nhà nghiên cứu UCL đã tập trung vào vật liệu perovskite, vốn được coi là thế hệ mới trong ngành năng lượng mặt trời. Perovskite có chi phí thấp, linh hoạt và có thể sản xuất bằng kỹ thuật in công nghiệp, nhưng lại dễ xuống cấp do tồn tại các “bẫy electron” gây thất thoát năng lượng.
Nhóm của tiến sĩ Mojtaba Abdi-Jalebi đã khắc phục điểm yếu này bằng một quy trình xử lý hóa học 3 bước:
- Thêm rubidium chloride giúp tinh thể phát triển đồng đều, giảm căng thẳng cấu trúc.
- Bổ sung hợp chất hữu cơ DMOAI và PEACl để giữ ion ổn định, ngăn biến dạng vật liệu.
- Chuyển bề mặt từ loại n sang loại p, cho phép electron di chuyển hiệu quả hơn.
Nhờ đó, các tấm pin perovskite có thể hấp thụ tối ưu ánh sáng nhân tạo với dải băng năng lượng 1,75 electron volt, phù hợp cho môi trường trong nhà.
Kỷ lục hiệu suất pin mặt trời trong nhà
Trong thử nghiệm, mẫu pin hoạt động tốt nhất dưới ánh sáng LED 1000 lux, tương đương độ sáng văn phòng hiện đại. Kết quả cho thấy hiệu suất pin mặt trời trong nhà đạt 37,6%, lập kỷ lục thế giới.
Đáng chú ý, độ bền của thiết bị cũng vượt trội:
- Sau 100 ngày, pin vẫn giữ 92% hiệu suất ban đầu.
- Sau 300 giờ hoạt động liên tục dưới ánh sáng mạnh ở 55°C, pin vẫn duy trì 75% công suất.
Điều này giúp công nghệ mới vượt xa nhiều nguyên mẫu trước đây, vốn chỉ tồn tại trong vài tuần hoặc vài tháng.
Ứng dụng tiềm năng trong đời sống
Việc nâng cao hiệu suất pin mặt trời trong nhà không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn:
- Nguồn năng lượng cho IoT: Cảm biến, thiết bị đeo thông minh, hệ thống giám sát có thể hoạt động lâu dài mà không cần thay pin liên tục.
- Giảm rác thải pin: Hạn chế sử dụng pin dùng một lần, góp phần bảo vệ môi trường.
- Thành phố thông minh: Hệ thống chiếu sáng, an ninh, quản lý năng lượng đô thị có thể tận dụng công nghệ này để vận hành bền vững.
- Khả năng thương mại hóa: Nhờ quy trình in đơn giản và nguyên liệu dồi dào, sản xuất hàng loạt là mục tiêu khả thi trong tương lai gần.
Thách thức và triển vọng
Dù lập kỷ lục trong phòng thí nghiệm, hiệu suất pin mặt trời trong nhà vẫn cần kiểm chứng ở quy mô công nghiệp. Một số thách thức còn tồn tại gồm:
- Đảm bảo độ ổn định lâu dài trong môi trường sử dụng thực tế.
- Kiểm soát chất lượng đồng đều khi sản xuất hàng loạt.
- So sánh chi phí với các loại pin phổ biến khác như lithium-ion.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu UCL đã bắt đầu đàm phán với các doanh nghiệp để đưa công nghệ ra khỏi phòng thí nghiệm. Nếu thành công, đây sẽ là bước tiến quan trọng, góp phần thay đổi ngành năng lượng tái tạo và nâng cao tính bền vững cho xã hội.
Sự đột phá trong việc nâng cao hiệu suất pin mặt trời trong nhà bằng vật liệu perovskite cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này. Với hiệu quả vượt trội, độ bền cao và khả năng ứng dụng rộng rãi, loại pin này không chỉ giải quyết bài toán năng lượng trong môi trường trong nhà mà còn mở đường cho một tương lai năng lượng xanh, bền vững và thông minh hơn.
Nguồn: Vnexpress