Một thiết bị lai dựa trên perovskite được nhóm nghiên cứu tại Viện khoa học vật liệu Seville (ICMS) ở Tây Ban Nha phát triển, có thể hoạt động trong cả trời mưa và nắng, khắc phục hạn chế của pin mặt trời khi sử dụng trong điều kiện nhiều mây. Sự đổi mới này dự kiến sẽ thúc đẩy việc triển khai Internet vạn vật (IoT) và các cảm biến ngoài trời.
Các tiến bộ về kỹ thuật và vật liệu trong công nghệ pin mặt trời đã đưa chúng ta đến giai đoạn hiện nay, khi các nhà máy điện mặt trời khổng lồ khai thác năng lượng mặt trời để sản xuất điện năng không phát thải carbon. Tuy nhiên, chúng ta chỉ có thể khai thác một phần nhỏ năng lượng nhận được từ Mặt trời.
Pin mặt trời thông thường hoạt động rất tốt khi trời nắng. Nhưng vào những ngày nhiều mây, hiệu suất và sản lượng điện của chúng giảm hẳn. Ở những vùng trên thế giới có lượng mưa kéo dài, đây có thể là một trở ngại lớn cho việc sử dụng tấm pin mặt trời.
Do đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu perovskite, loại vật liệu có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với pin mặt trời thông thường. Thêm vào đó, chi phí thấp hơn làm perovskite trở thành lựa chọn ưu tiên. Nhưng loại pin này có vấn đề về độ tin cậy. Sự đổi mới tại ICMS giúp giải quyết nhược điểm này.
Công trình nghiên cứu của nhóm đề xuất một giải pháp tiên tiến, kết hợp công nghệ pin mặt trời perovskite với máy phát điện nano ma sát tĩnh điện, từ đó chứng minh tính khả thi của việc triển khai cả hai hệ thống thu năng lượng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nano Energy.
Các nhà nghiên cứu tại ICMS tạo ra lớp màng mỏng, không chỉ bảo vệ pin perovskite mà còn cho phép nó tạo ra điện từ những giọt mưa rơi xuống. Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ plasma để chế tạo lớp màng này, độ dày không quá 100 nanomet. Để so sánh, sợi tóc người dày trung bình 80.000 nanomet.
Lớp màng cực mỏng này đóng vai trò kép. Thứ nhất, nó hoạt động như lớp bao bọc, bảo vệ thành phần hóa học của pin perovskite, đồng thời tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Ngoài ra, lớp màng này còn hoạt động như bề mặt ma sát điện, có thể chuyển đổi động năng thành điện năng.
Trong các thí nghiệm tiến hành tại cơ sở của ICMS, nhóm nghiên cứu phát hiện, một giọt mưa duy nhất có thể tạo ra hiệu điện thế 110V, đủ để cung cấp năng lượng cho một thiết bị di động nhỏ. Bằng cách phát triển thiết bị hoạt động được cả trong trời mưa và nắng, nhóm nghiên cứu của ICMS giúp khắc phục vấn đề tự chủ về năng lượng trong một số ứng dụng.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, sáng chế của họ có thể giúp cung cấp năng lượng cho nhiều loại thiết bị, chẳng hạn như mạch LED, ngay cả khi ngâm trong nước và giúp các tấm pin mặt trời perovskite chống chịu được sự biến động về nhiệt độ và độ ẩm.
Công trình nghiên cứu này cũng mở ra cơ hội cung cấp năng lượng cho các cảm biến ngoài trời, sử dụng trên các công trình kiến trúc khổng lồ, chẳng hạn như cầu, và các cảm biến môi trường sử dụng để dự báo thời tiết hoặc cho nông nghiệp. Ngành công nghiệp Internet vạn vật (IoT) cũng được kỳ vọng sẽ hưởng lợi từ nghiên cứu này.
