Từ điều khiển TV, bàn phím không dây cho đến cảm biến thông minh, vô số thiết bị hoạt động trong không gian có ánh sáng nhưng vẫn phải phụ thuộc vào pin truyền thống, vốn tốn kém, mất thời gian thay thế và gây ô nhiễm môi trường.
Với sự bùng nổ của Internet vạn vật (Internet of Things - IoT), việc thay thế pin cho các thiết bị này là một thách thức lớn. Mới đây, một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học College London (UCL) dẫn đầu, đã công bố giải pháp đột phá cho bài toán này.
Hợp tác với các chuyên gia từ Trung Quốc và Thụy Sĩ, nhóm đã phát triển thành công một loại pin mặt trời cỡ nhỏ, có hiệu suất và có hiệu suất và độ bền vượt trội so với các vật liệu hiện có trên thị trường.
Perovskite là vật liệu hứa hẹn cho ngành năng lượng mặt trời nhờ chi phí thấp và khả năng hấp thụ các bước sóng ánh sáng cụ thể, đặc biệt phù hợp với môi trường thiếu sáng như trong nhà. Tuy nhiên, vật liệu này tồn tại nhược điểm về cấu trúc, khiến hiệu suất suy giảm theo thời gian.
Nhóm nghiên cứu UCL đã khắc phục triệt để vấn đề bằng phương pháp hóa học: bổ sung Rubidi clorua để tinh thể perovskite đồng đều hơn, giảm thiểu các “bẫy” electron; đồng thời thêm hai loại muối amoni hữu cơ là N,N-dimethyloctylammonium iodide (DMOAI) và phenethylammonium chloride (PEACl) để ổn định ion, ngăn chúng phân tách và làm giảm hiệu suất.
Tiến sĩ Mojtaba Abdi Jalebi, Phó Giáo sư tại Viện Khám phá Vật liệu (UCL), nhấn mạnh perovskite không chỉ đạt hiệu suất cao mà còn sử dụng nguồn vật liệu dồi dào, thân thiện với môi trường và có thể sản xuất thông qua các quy trình in đơn giản.
Nhóm đã chế tạo các tấm pin mặt trời trong nhà đạt khả năng chuyển đổi 37,6% ánh sáng ở mức 1.000 lux (tương đương ánh sáng văn phòng) thành điện năng, cao gấp sáu lần so với các tấm pin mặt trời trong nhà tốt nhất hiện nay.
Sau hơn 100 ngày, các tấm pin vẫn duy trì được 92% hiệu suất ban đầu, so với 76% ở các mẫu đối chứng chưa qua xử lý.
Trong thử nghiệm khắc nghiệt hơn, chiếu sáng liên tục 300 giờ ở cường độ cao và nhiệt độ 55 độ C, các tế bào quang điện mới vẫn đạt hiệu suất 76%, trong khi mẫu đối chứng chỉ còn 47%.
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ trong nhà suốt hơn 5 năm, giúp giảm đáng kể lượng rác thải pin.
Hiện nhóm đang thảo luận với các đối tác trong ngành để mở rộng quy mô sản xuất và thương mại hóa công nghệ.
Nghiên cứu chi tiết đã được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Advanced Functional Materials.
