Công nghệ pin mặt trời nói trên kết hợp hiệu ứng quang điện của ánh sáng mặt trời với hiệu ứng ma sát điện từ giọt mưa, tạo ra một giải pháp hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết.
Ý tưởng chính của dự án là phát triển một thiết bị đa chức năng, hoạt động tốt nhất trong điều kiện thời tiết thay đổi, đặc biệt là ở những khu vực có lượng mưa thường xuyên. Pin mặt trời này sử dụng lớp vật liệu perovskite để thu năng lượng mặt trời, được phủ bên trên bằng một lớp polymer flo hóa mỏng CFₓ. Lớp polymer này có độ trong suốt cao (trên 90%), khả năng chống thấm nước và tạo ra năng lượng từ ma sát.
Lớp bảo vệ này được lắng đọng ở nhiệt độ phòng trong môi trường chân không bằng phương pháp phun plasma, giúp bảo vệ vật liệu perovskite nhạy cảm khỏi hơi ẩm, đồng thời cho phép thu năng lượng từ tác động của giọt mưa. Khi giọt mưa chạm vào bề mặt và tách ra, sự tiếp xúc và phân tách điện tích giữa các vật liệu sẽ tạo ra xung điện.
Pin mặt trời mới mở đường cho tương lai năng lượng sạch
Các nguyên mẫu thử nghiệm đã cho thấy hiệu suất quang điện đạt 17,9%. Đặc biệt, hiệu suất ma sát điện của thiết bị rất ấn tượng, với điện áp mạch hở lên đến 110 V trên mỗi giọt và mật độ công suất tối đa khoảng 4 mW/m².
Trong chế độ lai, với một nửa cường độ bức xạ mặt trời (500 W/m²), mật độ dòng điện ngắn mạch đạt 11,6 mA/m² và điện áp đỉnh từ các giọt lên đến 12 V. Các nhà nghiên cứu cũng đã chế tạo một thiết bị trình diễn, trong đó tế bào lai sạc một siêu tụ điện và cung cấp năng lượng cho một dải đèn LED thông qua bộ chuyển đổi.
Được thực hiện bởi các dự án 3DScavengers và Drop Ener với sự hỗ trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Quỹ Thế hệ Tiếp theo, dự án này mở ra cánh cửa cho các tấm pin mặt trời đa năng hơn. Mặc dù ánh sáng mặt trời vẫn là nguồn năng lượng chính, nhưng năng lượng bổ sung từ mưa giúp tăng tốc độ sạc pin trong điều kiện thời tiết nhiều mây. Tuy nhiên, việc mở rộng quy mô công nghệ này ra ngoài các nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm vẫn còn nhiều thách thức và cần nghiên cứu thêm.
Kiến An (biên dịch theo PV Magazine)
