Pin năng lượng mặt trời hybrid sản xuất điện ngay cả khi trời mưa

Phần quan trọng nhất trong hệ thống mới này là một máy phát điện nano điện ma sát hay TENG (triboelectric nanogenerator), một thiết bị có thể tạo ra điện cực từ sự ma sát của hai vật liệu khi cọ xát với nhau, như với tĩnh điện-tất cả đều liên quan đến sự di chuyển của electron.

TENG có thể tạo ra năng lượng từ sự ma sát của lốp xe với mặt đường, 2 vật liệu làm quần áo chà xát với nhau hay trong trường hợp chuyển động lăn tròn của những hạt mưa trên tấm pin mặt trời. Kết quả cuối cùng được tiết lộ bởi các nhà khoa học từ Đại học Soochow, Trung Quốc là một tấm pin mà có thể hoạt động cả khi trời mưa lẫn trời nắng.

“Nghiên cứu của chúng tôi phát triển một mẫu thử mới về sự tận dụng năng lượng trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau”, các nhà nghiên cứu viết trong bài báo của họ.

Trong khi ý tưởng sử dụng TENG như thế không hoàn toàn là mới lạ, thách thức đã được đề ra cho việc phát triển một hệ thống mà không quá phức tạp và kềnh càng. Ở đây, 2 lớp pô-li-me đã được sử dụng để tạo thành TENG ở trên bề mặt của một tấm pin quang điện. Sử dụng phương pháp in từ các đĩa DVD tiêu chuẩn-giống như những chiếc đĩa mà bạn vẫn dùng để xem phim bom tấn Hollywood tại nhà-các nhà nghiên cứu đã thêm vào các đường rãnh trên một tấm pô-li-me để cải thiện khả năng thu năng lượng.

Trong cuộc thử nghiệm, lớp pô-li-me đã hoạt động như một điện cực chung cho cả TENG và lớp pin mặt trời phía dưới, dẫn năng lượng giữa hai thiết bị khi nước mưa đập vào và kết nối các lớp với nhau. Bởi vì lớp phủ thêm này là trong suốt cho nên ánh sáng mặt trời vẫn có thể bị hấp thụ, mặc dù có tỉ lệ thấp hơn so với khi không có lớp phủ.

Thách thức tiếp theo chính là tăng số lượng điện có thể được tạo ra để khiến cho sản phẩm này đứng vững được trên thị trường. Tuy nhiên, mẫu thử mới này đã được chứng minh, và đã làm được bước quan trọng đầu tiên đó chính là đã tạo ra được một lượng điện, dù là rất nhỏ trong khi trời mưa.

Như được nhắc tới trước đây, các nhà khoa học đã làm việc với ý tưởng này được một thời gian. Trở lại năm 2016, một đội ngũ từ Đại học Đại Dương của Trung Quốc đã thành công trong việc tạo ra điện từ cơn mưa thông qua một lớp graphene gắn với pin mặt trời.

Bằng việc tách các ion mang điện tích dương trong những cơn mưa biển (chứa nước muối), các nhà khoa học đã có khả năng khiến chúng liên kết với graphene, cái mà sau đó đảm nhiệm như một tụ điện giả. Hai lớp phủ với 2 mức năng lượng khác nhau có thể sau đó tạo ra dòng điện.

Điểm yếu chính như trong nghiên cứu mới là có thể tạo được đủ điện để khiến nó có thể sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, có cảm giác là chúng ta đang ngày càng tiến gần hơn đến một tấm pin mặt trời mà hoàn toàn cần đầu vào là năng lượng mặt trời. Trên tất cả-- trời có thể mưa vào buổi tối. Vì vậy một ngày nào đó, chúng ta có thể có những cánh đồng pin mặt trời hoạt động không kể thời gian và thời tiết, có thể thúc đẩy tiềm năng của năng lượng tái tạo.

Quang Thiên (Theo The Science News Reporter)