Nghiên cứu mới của các nhà khoa học vật lý của Đại học Oxford phát hiện tấm pin mặt trời mỏng hơn 100 lần sợi tóc có thể phủ lên mặt điện thoại di động, ba lô, nóc ô tô. Đây được xem như bước “nhảy vọt” trong lĩnh vực năng lượng mặt trời vốn không có tính di động hay chiếm nhiều điện tích trang trại ở nhiều nước.
Phát triển loại vật liệu siêu mỏng hấp thụ ánh sáng mặt trời
Một khám phá mới của Đại học Oxford trong lĩnh vực năng lượng mặt trời đã mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng mới trong ngành năng lượng tái tạo.
Nhóm khoa học đã giới thiệu một loại vật liệu siêu mỏng có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng một cách hiệu quả, tạo tiền đề cho việc tích hợp vào các bề mặt khác nhau như quần áo, thiết bị điện tử, và cả phương tiện giao thông. Vật liệu có đặc tính là nhẹ, linh hoạt và có thể được áp dụng lên các bề mặt cong hoặc không đều.
“Lớp phủ” siêu mỏng này hoạt động như pin năng lượng mặt trời, làm từ vật liệu gọi là Perovskite. Nhờ vào khả năng hấp thụ ánh sáng vượt trội, loại vật liệu này hứa hẹn sẽ tối ưu hóa việc khai thác năng lượng mặt trời, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các trang trại năng lượng truyền thống vốn chiếm diện tích lớn.
Được chế tạo từ hợp chất perovskite, nên nó không chỉ tăng hiệu suất thu năng lượng mà còn mở rộng phạm vi hấp thụ quang phổ mặt trời, mang lại hiệu suất cao hơn so với các tấm pin silicon hiện tại. Sự phát triển này đến vào thời điểm quan trọng, khi nhu cầu năng lượng sạch ngày càng trở nên cấp thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra.
Hiệu suất cao hơn so với tấm pin silicon truyền thống
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford đã chứng minh rằng perovskite là một vật liệu triển vọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất khai thác năng lượng mặt trời. Với khả năng chuyển đổi khoảng 27% ánh sáng thành điện năng, lớp phủ perovskite đang vượt qua các giới hạn của pin mặt trời silicon truyền thống, vốn chỉ đạt hiệu suất khoảng 22%.
Điều này mở ra tiềm năng cho việc phát triển các giải pháp năng lượng linh hoạt và hiệu quả hơn. Các nhà khoa học tại đây cũng dự đoán rằng, khi công nghệ này tiếp tục tiến triển, hiệu suất của perovskite có thể vượt xa 45%, mang lại một cuộc cách mạng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Điều này ̣dựa trên mức tăng hiệu suất từ 6% lên 27% mà nhóm đạt được trong chỉ 5 năm thử nghiệm.
Đặc biệt độ dày chỉ khoảng 1 micron, lớp phủ này mỏng hơn 150 lần so với tấm silicon được sử dụng rộng rãi trong phần lớn tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay. “Tương lai, không cần đến những tấm pin cồng kềnh, lớp phủ này có thể dễ dàng ứng dụng trên nhiều bề mặt khác nhau như ô tô, tòa nhà, và thậm chí các thiết bị di động, giúp giảm chi phí và mở rộng khả năng khai thác năng lượng mặt trời.” Ông Junke Wang, một trong những nhà khoa học trong nhóm thực hiện nghiên cứu tại Oxford, cho biết.
Động lực mới cho sự phát triển năng lượng sạch
Theo ghi nhận của Wood Mackenzie, công ty chuyên về dữ liệu và phân tích quá trình chuyển đổi năng lượng sạch: Nhu cầu về năng lượng sạch đang tăng mạnh, đặc biệt là nhu cầu lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời, tăng 80% vào năm 2023 so với năm 2022.
Điều này đã thúc đẩy năng lượng mặt trời trở thành nguồn điện tăng trưởng nhanh nhất trong gần hai thập kỷ qua. Mặc dù vậy, việc sử dụng diện tích lớn của các trang trại năng lượng mặt trời đã gây ra nhiều tranh cãi, đặc biệt trong việc sử dụng đất nông nghiệp.
Công nghệ về tấm pin mặt trời siêu mỏng tiên tiến từ Đại học Oxford hứa hẹn mang lại giải pháp đột phá khi cho phép khai thác năng lượng mặt trời từ các bề mặt nhỏ gọn như ô tô hoặc tòa nhà, giúp tối ưu hóa việc sử dụng không gian và giảm chi phí. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn khuyến cáo rằng công nghệ này nên được phát triển song song với các trang trại năng lượng mặt trời hiện tại để tối đa hóa lợi ích của năng lượng tái tạo trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
Khó khăn thương mại hóa công nghệ mới
Ông Wang khẳng định với CNN rằng việc duy trì các trang trại năng lượng mặt trời là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu. Ông cũng nhấn mạnh rằng, mặc dù công nghệ mới của perovskite hứa hẹn nhiều tiềm năng, vấn đề về độ ổn định của vật liệu vẫn là một thách thức lớn. Một số mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã gặp vấn đề về sự phân hủy nhanh chóng, khiến chúng kém bền hơn so với các tấm pin mặt trời truyền thống.
Nhóm nghiên cứu đang tích cực làm việc để cải thiện độ bền của công nghệ nà. Ông Henry Snaith, nhà nghiên cứu chính của dự án và đồng thời là người đứng đầu Oxford PV, đã chỉ ra rằng perovskite có khả năng mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng và sản xuất ô tô. Ông tin rằng các đổi mới trong công nghệ pin mặt trời có thể dẫn đến sự phát triển của mộ ngành công nghiệp mới, cung cấp năng lượng sạch một cách bền vững và tiết kiệm hơn, đồng thời tận dụng các cấu trúc sẵn có như tòa nhà và phương tiện giao thông.
Nhóm nghiên cứu đang tích cực làm việc để cải thiện độ bền của công nghệ này. Ông Henry Snaith, nhà nghiên cứu chính của dự án và đồng thời là người đứng đầu Oxford PV, đã chỉ ra rằng perovskite có khả năng mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như xây dựng và sản xuất ô tô. Ông tin rằng các đổi mới trong công nghệ pin mặt trời có thể dẫn đến sự phát triển của một ngành công nghiệp mới, cung cấp năng lượng sạch một cách bền vững và tiết kiệm hơn, đồng thời tận dụng các cấu trúc sẵn có như tòa nhà và phương tiện giao thông.
