Công nghệ mới giúp pin năng lượng mặt trời hoạt động bất chấp thời tiết

Những tấm pin năng lượng mặt trời không còn là những điều quá xa lạ với chúng ta. Tuy nhiên, chúng chỉ có thể hoạt động hiệu quả vào những ngày có nắng. Vậy vào những ngày mưa thì sao?

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Soochow ở Trung Quốc đã đưa ra một giải pháp đầy hứa hẹn cho vấn đề này: Đó là các tấm pin mặt trời có thể tạo ra điện từ những giọt mưa.

Chuyển động của những giọt mưa cũng có thể tạo ra điện.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí ACS Nano, đã mô tả chi tiết công nghệ được gọi là máy phát điện ma sát nano hay TENG (triboelectric nanogenerator). TENG có thể tạo ra điện từ ma sát của hai vật liệu khi cọ xát với nhau, như ma sát của lốp xe với mặt đường hay chuyển động lăn tròn của những hạt mưa trên tấm pin mặt trời.

“Với thiết bị này, chúng ta có thể tạo ra năng lượng trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau”, các nhà nghiên cứu cho biết.

Thách thức ở đây là tạo ra một hệ thống không quá phức tạp, cồng kềnh và đủ tiêu chuẩn để gắn trên mái nhà. Để thực hiện việc này, các nhà nghiên cứu đã phủ 2 lớp polymer trong suốt khác nhau lên bề mặt tấm pin mặt trời. Sử dụng phương pháp tương tự như in đĩa DVD tiêu chuẩn, các nhà nghiên cứu đã thêm vào các đường rãnh trên một tấm polymer để cải thiện khả năng thu năng lượng.

Trong cuộc thử nghiệm, lớp polyme đã hoạt động như một điện cực chung cho cả TENG và lớp pin mặt trời phía dưới, tạo ra năng lượng khi nước mưa đập vào và kết nối các lớp với nhau. Vì lớp phủ polymer trong suốt cho nên ánh sáng mặt trời vẫn có thể được hấp thụ, mặc dù thấp hơn đôi chút so với khi không có lớp phủ.

Các lớp polymer trong suốt được phủ thêm để tạo ra điện từ các giọt mưa.

Đây không phải là một ý tưởng hoàn toàn mới. Năm 2016, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Đại Dương của Trung Quốc đã thành công trong việc tạo ra điện từ các tấm pin năng lượng mặt trời ngay cả khi trời đang mưa, bằng cách phủ bên ngoài các tấm pin một lớp Graphene mỏng.

Graphene là một loại chất liệu hai chiều, chứa các nguyên tử Cacbon liên kết với nhau theo hình lục giác. Ngoài tính năng dẫn điện tốt thì các Electron có trong graphene có thể di chuyển tự do trên bề mặt của nó.

Nước mưa là nguồn cung cấp muối hoà tan hoàn hảo với đầy đủ các điện tích dương và điện tích âm. Khi nước mưa đọng lại trên bề mặt tấm graphene, các Electron tự do sẽ kết hợp với các ion mang điện tích dương từ trong nước mưa hình thành nên một tụ điện, sau đó các hạt ion mang điện tích dương như Canxi, Natri sẽ sản sinh các dòng điện. Mặc dù mức năng lượng tạo ra không nhiều, nhưng nó đủ chứng minh rằng thiết bị này vẫn có thể hoạt động ngay cả khi trời mưa.

Trong tương lai sẽ có những cánh đồng năng lượng mặt trời hoạt động bất kể thời gian hay thời tiết.

Bất chấp những thách thức thời tiết, năng lượng mặt trời đang nhanh chóng trở thành một trong những nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất trên thế giới. Nếu các nhà nghiên cứu sớm tìm ra cách làm giảm chi phí sản xuất, công nghệ mới này có thể trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

Lúc đó, năng lượng mặt trời sẽ trở thành một giải pháp năng lượng sạch lý tưởng ngay cả ở những khu vực không thưòng xuyên có nắng. Và một ngày nào đó, chúng ta có thể thấy những cánh đồng năng lượng mặt trời hoạt động không kể thời tiết như thế nào, dù trời mưa, âm u hay thậm chí là cả khi trời tối.