Tấm pin mặt trời mỏng như dao cạo có thể khai thác năng lượng từ mọi bề mặt

Shuaifeng Hu, đến từ Đại học Oxford, kiểm tra một màng mỏng mới làm từ vật liệu perovskite (Ảnh: CNN)

Một nghiên cứu gần đây cho thấy lớp phủ mỏng hơn sợi tóc người 100 lần có thể được phun lên ba lô, điện thoại di động hoặc nóc xe hơi để khai thác năng lượng mặt trời. Nghiên cứu này là một bước tiến lớn có thể làm giảm nhu cầu đối với các trang trại năng lượng mặt trời trên thế giới vốn chiếm một lượng lớn diện tích đất.

Theo đó, các nhà khoa học vật lý của Đại học Oxford đã phát triển một loại vật liệu siêu mỏng, hấp thụ ánh sáng với sự linh hoạt cao có thể áp dụng trên bề mặt của hầu hết mọi vật thể với tiềm năng tạo ra lượng năng lượng gần gấp đôi so với các tấm pin mặt trời hiện tại.

Công nghệ này ra đời vào thời điểm đặc biệt quan trọng đối với sự bùng nổ năng lượng mặt trời khi biến đổi khí hậu đang làm hành tinh nóng lên nhanh chóng, buộc thế giới phải đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch.

Được biết, lớp phủ năng lượng mặt trời được làm từ vật liệu perovskite, có hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời cao hơn so với các tấm pin silicon được sử dụng rộng rãi hiện nay. Theo đó, các lớp hấp thụ ánh sáng của công nghệ này có thể thu được phạm vi sáng rộng hơn từ quang phổ mặt trời so với các tấm pin thông thường. Nhiều ánh sáng hơn cũng đồng nghĩa với việc nhiều năng lượng hơn.

Các nhà khoa học Oxford không phải là những người duy nhất sản xuất loại lớp phủ này, tuy nhiên lớp phủ của họ có hiệu suất tương đối ấn tượng, thu được khoảng 27% năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Để so sánh, các tấm pin mặt trời ngày nay sử dụng silicon thường có khả năng chuyển đổi 22% năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Các nhà nghiên cứu tin rằng theo thời gian, perovskite sẽ có thể mang lại hiệu suất 45%. Họ cũng chia sẻ rằng, chỉ trong năm năm thử nghiệm, mức năng suất chuyển đổi năng lượng đã tăng từ 6% lên 27%.

“Công nghệ mới này rất quan trọng bởi nó có thể thu được nhiều năng lượng mặt trời hơn mà không cần đến các tấm pin silicon và các trang trại năng lượng mặt trời được xây dựng đặc biệt”, Junke Wang, một trong những nhà khoa học của Oxford cho biết. “Chúng ta có thể hình dung lớp phủ perovskite được áp dụng cho các loại bề mặt rộng hơn để tạo ra năng lượng mặt trời giá rẻ, chẳng hạn như mái ô tô, tòa nhà và thậm chí cả mặt sau của điện thoại di động”.

Ảnh: CNN

Chỉ dày hơn một micron, lớp phủ này mỏng hơn 150 lần so với lớp silicon được sử dụng trong các tấm pin mặt trời ngày nay. Không giống như các tấm silicon hiện có, perovskite có thể được áp dụng cho hầu hết mọi bề mặt, bao gồm cả nhựa và giấy.

Trên toàn thế giới, các hoạt động lắp đặt tấm pin mặt trời đã tăng vọt, tăng 80% vào năm 2023 so với năm 2022, theo Wood Mackenzie, một công ty chuyên về dữ liệu và phân tích quá trình chuyển đổi năng lượng sạch. Theo đó, năng lượng mặt trời là nguồn điện tăng trưởng nhanh nhất trong 19 năm liên tiếp kể từ năm 2024, theo Đánh giá Điện toàn cầu năm 2024 của tổ chức nghiên cứu khí hậu Ember .

Động lực chính của sự bùng nổ này là chi phí năng lượng mặt trời giảm, hiện đã trở nên rẻ hơn so với bất kỳ hình thức năng lượng nào khác, bao gồm cả nhiên liệu hóa thạch. Một yếu tố quan trọng khác thúc đẩy sự thống trị của năng lượng mặt trời là hiệu quả ngày càng tăng trong khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời.

Được biết, hiện trạng các trang trại năng lượng mặt trời chiếm nhiều diện tích và thường là tâm điểm xung đột giữa ngành nông nghiệp với chính phủ và các công ty đứng sau các cơ sở năng lượng tái tạo.

Các nhà nghiên cứu của Oxford cho biết công nghệ của họ sẽ là giải pháp cho những vấn đề đó, đồng thời giảm chi phí năng lượng. Song, ông Junke Wang cũng nhấn mạnh rằng nhóm nghiên cứu không ủng hộ việc dừng hoạt động các trang trại năng lượng mặt trời.

Ông chia sẻ với CNN: “Tôi không nói rằng chúng ta muốn loại bỏ các trang trại năng lượng mặt trời vì rõ ràng là chúng ta cần nhiều diện tích để tạo ra đủ lượng năng lượng mặt trời”.

Tuy nhiên, một vấn đề cố hữu đối với perovskite là tính ổn định, điều này đã ngăn cản các nhà phát triển thương mại hóa công nghệ này. Một số lớp phủ trong phòng thí nghiệm đã bị hòa tan hoặc phân hủy trong thời gian ngắn, do đó được coi là kém bền hơn so với các tấm pin mặt trời hiện nay. Các nhà khoa học hiện đang nỗ lực cải thiện tuổi thọ của vật liệu này.

Henry Snaith, nhà nghiên cứu chính của Oxford, cho biết nghiên cứu của họ có tiềm năng thương mại lớn và có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp như xây dựng và sản xuất ô tô.

Ông cho biết: “Những cải tiến mới nhất về vật liệu và kỹ thuật năng lượng mặt trời có thể trở thành nền tảng cho một ngành công nghiệp mới, sản xuất vật liệu để tạo ra năng lượng mặt trời bền vững và rẻ hơn bằng cách sử dụng các tòa nhà, phương tiện và đồ vật hiện có”.

Henry Snaith cũng là người đứng đầu Oxford PV, một công ty tách ra từ Khoa Vật lý của Đại học Oxford, gần đây đã bắt đầu sản xuất tấm pin mặt trời perovskite quy mô lớn tại nhà máy ở Đức.

Theo CNN

Tiến Dũng