Bằng cách biến các ô cửa kính thông thường thành những bề mặt phát điện tự chủ nhờ vật liệu Perovskite siêu mỏng, các nhà khoa học Singapore đang mở ra một chương mới cho kiến trúc đô thị tương lai.
Khi cửa sổ và mặt kính tòa nhà tự "đẻ" ra điện
Một trong những rào cản lớn nhất của việc ứng dụng năng lượng mặt trời tại các đô thị lớn là quỹ đất hạn hẹp và tình trạng các tòa nhà cao tầng che khuất lẫn nhau, khiến các tấm pin silicon truyền thống lắp trên mái nhà kém hiệu quả. Để giải quyết bài toán này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU), Singapore đã tạo ra một giải pháp mang tính cách mạng là các tế bào pin mặt trời bán trong suốt độc đáo.
Phó giáo sư Annalisa Bruno của NTU đang quan sát cấu trúc siêu mỏng của pin mặt trời perovskite.
Với độ mỏng không tưởng – chỉ bằng 1/10.000 sợi tóc người, loại pin này sử dụng vật liệu tiên tiến mang tên Perovskite. Điểm đột phá của công nghệ này là giữ được màu sắc trung tính và cho phép tới 41% ánh sáng xuyên qua, giúp nó gần như hoàn toàn vô hình khi tích hợp vào kính mặt dựng của các tòa tháp văn phòng, kính ô tô hay thậm chí là mắt kính thông minh mà không làm thay đổi thẩm mỹ của công trình.
Tối ưu hiệu suất ngay cả trong bóng râm
Khác với pin mặt trời silicon truyền thống vốn cần ánh nắng chói chang, pin mặt trời Perovskite siêu mỏng của NTU có khả năng sản xuất điện ngay cả trong điều kiện ánh sáng gián tiếp hoặc ánh sáng khuếch tán (bị che phủ bởi mây hoặc bóng râm của tòa nhà khác). Điều này biến nó thành giải pháp hoàn hảo cho các "rừng bê tông" tại những siêu đô thị mật độ cao.
Quy trình sản xuất cũng được nâng tầm nhờ công nghệ bốc hơi nhiệt trong môi trường chân không, cho phép phủ các lớp vật liệu mỏng chỉ 10 nanomet một cách đồng đều mà hoàn toàn không cần đến các dung môi độc hại. Ở phiên bản bán trong suốt, pin đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 7,6% – một con số thuộc hàng cao nhất thế giới hiện nay đối với phân khúc vật liệu siêu mỏng. Ước tính, các tòa tháp văn phòng lớn áp dụng công nghệ này có thể tự bù đắp hàng trăm megawatt-giờ điện mỗi năm.
Công nghệ mới từ Singapore biến mọi ô cửa kính thành trạm phát điện.
Thách thức trước khi bước ra thị trường
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đã nộp đơn đăng ký bằng sáng chế và đang bắt tay với các đối tác công nghiệp để tối ưu hóa quy trình sản xuất trên quy mô lớn.
Mặc dù giới chuyên gia quốc tế đánh giá cao tính khả thi của phương pháp sản xuất chân không này, họ cũng lưu ý rằng rào cản cuối cùng cần vượt qua là chứng minh được độ bền bỉ của vật liệu Perovskite trước các tác động thời tiết khắc nghiệt trong thời gian dài. Khi bài toán độ bền được giải quyết, những ô cửa sổ biết phát điện sẽ sớm biến các thành phố tương lai thành những nhà máy năng lượng xanh khổng lồ một cách thầm lặng.
An An - ỈE
