Pin mặt trời có thể đổi màu theo mùa, nghe viễn tưởng nhưng thật

Pin mặt trời bán trong suốt, linh hoạt và đổi màu đang dần xóa ranh giới giữa công nghệ năng lượng và thiết kế không gian sống.

Một trong những thông tin đáng chú ý nhất trong lĩnh vực năng lượng mặt trời vừa được công bố bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Hebrew Jerusalem (Israel). Theo đó, họ đã phát triển các tế bào quang điện perovskite bán trong suốt, linh hoạt, được in 3D với khả năng điều chỉnh màu sắc và độ trong suốt.

Tấm pin mặt trời sẽ không còn màu tối xấu xí như hiện tại nữa.

Theo truyền thống, các tấm pin mặt trời thường có màu xanh lam, xám đậm hoặc đen, tùy thuộc vào loại vật liệu sử dụng. Mặc dù những tấm pin này có vẻ ngoài đồng nhất, chúng thường không phù hợp với kiến trúc tổng thể của các tòa nhà, đặc biệt ở những khu vực đô thị trên toàn thế giới.

Các tấm pin mặt trời từ trước đến nay chủ yếu được thiết kế với mục đích chức năng mà ít chú trọng đến yếu tố thẩm mỹ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại Israel đang nỗ lực thay đổi điều này. Họ đang tái định hình công nghệ năng lượng mặt trời để hòa hợp với các tòa nhà hiện đại, không chỉ bổ sung cho thiết kế tổng thể mà còn làm tăng vẻ đẹp của không gian sống và đô thị.

Điểm mấu chốt của nghiên cứu là các tế bào quang điện perovskite, nổi tiếng với khả năng hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Thay vì sử dụng các tấm phẳng như truyền thống, các nhà khoa học đã in 3D perovskite thành các cột thẳng đứng siêu nhỏ, tương tự như một khu rừng thông nhưng được làm từ vật liệu hấp thụ năng lượng. Bằng cách điều chỉnh chiều cao, khoảng cách và mật độ của các cột này, họ có thể kiểm soát lượng ánh sáng đi qua, từ đó điều chỉnh độ trong suốt của tế bào.

Công nghệ mới sẽ giải quyết bài toán màu sắc của pin mặt trời.

Đặc biệt, cấu trúc vi mô nói trên không chỉ hấp thụ mà còn phản xạ các bước sóng ánh sáng cụ thể, tạo ra màu sắc nhận biết cho các tế bào quang điện. Hơn nữa, với thiết kế không phẳng, các tế bào này có thể uốn cong mà không bị nứt, từ đó mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới. Chúng có thể được in trực tiếp lên cửa sổ, tường cong, mặt tiền và các bề mặt không phẳng khác, đồng thời vẫn tạo ra điện năng.

Vẻ ngoài của các tế bào này có thể được điều chỉnh để phù hợp với thẩm mỹ tổng thể của tòa nhà, thậm chí có thể thay đổi theo mùa để tạo không khí lễ hội. Công nghệ này hứa hẹn sẽ được ứng dụng rộng rãi trong các tòa nhà dân cư, văn phòng, khách sạn sang trọng và nhiều không gian khác.

Đáng chú ý, công nghệ mới có thể được áp dụng trên cửa kính ô tô để cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ như điện thoại. Nhờ đó, người dùng có thể không cần lắp đặt những tấm pin mặt trời cồng kềnh trên mái nhà, mà chính cửa sổ có thể âm thầm đóng góp vào nhu cầu năng lượng của ngôi nhà.

Nhưng hiệu suất chuyển đổi vẫn còn là một hạn chế.

Các thử nghiệm cho thấy vật liệu năng lượng mặt trời dẻo có thể đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên đến 9,2% trong khi vẫn duy trì độ trong suốt trung bình khoảng 35%. Hơn nữa, các tế bào perovskite được sắp xếp theo chiều dọc đã duy trì các đặc tính cấu trúc và hiệu suất ổn định trong suốt quá trình hoạt động, ngay cả sau nhiều lần uốn cong.

Mặc dù những con số trên rất hứa hẹn, hiệu suất của công nghệ mới cần phải cạnh tranh với các tấm pin năng lượng mặt trời truyền thống để thuyết phục người tiêu dùng lắp đặt. Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực cải thiện độ bền lâu dài của vật liệu để chuẩn bị cho việc sử dụng thương mại. Khi những thách thức được khắc phục, công nghệ có thể chuyển từ phòng thí nghiệm đến các tòa nhà chọc trời trong thành phố.