Đột phá: Pin năng lượng mặt trời tạo ra điện từ... giọt mưa
Năng lượng mặt trời là giải pháp xanh cho tương lai, nhưng điểm yếu lớn nhất là sự phụ thuộc vào thời tiết. Khi trời mưa, hiệu suất của các tấm pin sụt giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên, mới đây, một bước tiến đột phá từ các nhà khoa học Tây Ban Nha đã biến nhược điểm này thành lợi thế.
Các nhà khoa học Tây Ban Nha đã phát triển thành công một thiết bị lai có khả năng sản xuất điện năng đồng thời từ cả ánh sáng và động năng của những giọt mưa rơi xuống.
Dự án đầy hứa hẹn này được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Viện Khoa học Vật liệu Seville, một trung tâm hợp tác giữa Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha và Đại học Seville.
"Trái tim" của công nghệ mới này nằm ở việc sử dụng các tế bào quang điện perovskite. Đây là một loại vật liệu nổi tiếng với hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao và chi phí sản xuất thấp hơn nhiều so với silicon truyền thống.
Tuy nhiên, vật liệu này lại có điểm yếu là dễ bị suy giảm chất lượng khi tiếp xúc với môi trường ẩm ướt.
Để giải quyết bài toán hóc búa này, các chuyên gia đã ứng dụng công nghệ plasma để phủ một lớp màng bảo vệ siêu mỏng lên bề mặt thiết bị. Lớp phủ chỉ dày khoảng một trăm nanomet và có khả năng chống thấm nước hiệu quả, vừa bảo vệ an toàn cho các thành phần nhạy cảm bên trong khỏi độ ẩm, vừa giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng.
Sự ưu việt thực sự của lớp màng bảo vệ này nằm ở khả năng biến đổi động năng thành điện năng, hoạt động tương tự như một máy phát điện nano ma sát. Khi những giọt nước mưa rơi xuống, va đập và trượt trên bề mặt, sự tiếp xúc và ma sát sẽ tạo ra một lượng điện tích tĩnh điện.
Dù mỗi giọt nước trông nhỏ bé, nhưng năng lượng mà chúng mang lại không hề tầm thường. Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh rằng tác động của chỉ một giọt mưa duy nhất cũng có thể tạo ra mức điện áp cực đại lên tới 110 vôn. Dòng điện này hoàn toàn đủ sức để duy trì hoạt động cho các thiết bị điện tử nhỏ gọn hoặc sạc đầy hệ thống pin lưu trữ.
Để kiểm chứng tính ứng dụng, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các bài kiểm tra nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm.
Hệ thống thu hoạch năng lượng lai này đã hoạt động liên tục và ổn định trong hơn 5 giờ dưới điều kiện mô phỏng ánh sáng kết hợp với nước nhỏ giọt theo chu kỳ.
Thiết bị đã trình diễn khả năng sạc thành công các tụ điện và thắp sáng hệ thống đèn LED thông qua một mạch chuyển đổi điện áp.
Thành công của nghiên cứu này đã mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng cho ngành công nghiệp năng lượng tái tạo. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp cung cấp nguồn điện bền vững cho mạng lưới thiết bị thông minh, các hệ thống cảm biến ngoài trời và những thành phố hiện đại trong tương lai.