Đột phá pin mặt trời tạo điện từ mưa và ánh nắng, mở ra hướng mới cho năng lượng tái tạo

Công nghệ pin mặt trời mới có thể tạo điện từ cả mưa rơi và ánh nắng

Một bước tiến mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo vừa được các nhà khoa học công bố khi phát triển thành công loại pin mặt trời có khả năng tạo điện từ cả ánh nắng và mưa rơi. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ giải quyết điểm yếu lâu nay của điện mặt trời: hiệu suất giảm mạnh trong những ngày mưa hoặc thời tiết âm u.

Nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm khoa học tại Viện Khoa học Vật liệu Seville (ICMS) ở Tây Ban Nha. Bằng cách sử dụng một lớp màng siêu mỏng ứng dụng công nghệ plasma, họ đã biến tấm pin mặt trời thông thường thành một thiết bị thu năng lượng đa nguồn, hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.

Lớp màng siêu mỏng chỉ 100 nanomet tạo nên bước đột phá

Trọng tâm của công nghệ mới là một lớp màng bảo vệ cực mỏng, dày khoảng 100 nanomet – mỏng hơn tới 800 lần so với sợi tóc người.

Lớp màng này đảm nhiệm hai vai trò quan trọng:

Bảo vệ và tăng hiệu suất pin mặt trời

Lớp phủ đặc biệt này bao bọc các tế bào perovskite, giúp chúng tránh khỏi các tác động tiêu cực của:

• Độ ẩm

• Nhiệt độ thay đổi

• Điều kiện môi trường khắc nghiệt

Ngoài ra, lớp màng còn tăng khả năng hấp thụ ánh sáng, giúp tấm pin tạo ra nhiều điện năng hơn khi có nắng.

Biến giọt mưa thành điện năng

Không chỉ bảo vệ pin, bề mặt lớp màng còn hoạt động như một máy phát điện nano dựa trên hiệu ứng ma sát điện (triboelectric).

Khi giọt mưa rơi xuống bề mặt pin, động năng của giọt nước sẽ được chuyển đổi thành điện năng. Điều này giúp tấm pin vẫn sản xuất điện ngay cả trong điều kiện mưa – điều mà các hệ thống điện mặt trời truyền thống không thể làm được.

Một giọt mưa cũng có thể tạo ra 110V điện

Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm của ICMS, kết quả thu được khiến nhiều chuyên gia bất ngờ.

Chỉ một giọt mưa rơi xuống bề mặt pin cũng có thể tạo ra hiệu điện thế lên tới 110V. Mức điện áp này đủ để:

• Cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử cỡ nhỏ

• Duy trì hoạt động của đèn LED hoặc cảm biến điện tử

Mặc dù dòng điện không lớn, nhưng công nghệ này mở ra khả năng tự cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị tiêu thụ điện thấp.

Ứng dụng tiềm năng cho hệ thống IoT và giám sát môi trường

Việc kết hợp năng lượng mưa và năng lượng mặt trời giúp hệ thống pin hoạt động ổn định hơn trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.

Công nghệ này đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng cần nguồn điện liên tục như:

• Hệ thống Internet vạn vật (IoT)

• Cảm biến giám sát môi trường

• Trạm đo thời tiết tự động

• Thiết bị giám sát an toàn cầu, đập thủy điện

• Hệ thống cảm biến ngoài đồng ruộng

Tại những khu vực có lượng mưa lớn nhưng ít nắng, loại pin này có thể trở thành giải pháp cung cấp điện bền vững và độc lập.

Mở ra thế hệ năng lượng sạch mới

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế Nano Energy, cho thấy tiềm năng lớn của công nghệ pin mặt trời đa nguồn năng lượng.

Nếu được thương mại hóa trong tương lai, giải pháp này có thể:

• Tăng hiệu quả của hệ thống điện mặt trời

• Giảm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

• Cung cấp điện cho các thiết bị cảm biến ở vùng xa

• Mở ra hướng phát triển mới cho năng lượng sạch

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng tái tạo ngày càng tăng, những đột phá như vậy có thể góp phần tạo nên thế hệ công nghệ điện mặt trời thông minh và linh hoạt hơn.