Tế bào quang điện siêu mỏng có thể uốn cong quanh thân bút chì

Các loại vật liệu mỏng có thể dễ dàng bẻ cong hơn so với các vật liệu dày (hãy tưởng tượng một tờ giấy so với giấy bìa cac-tông). Lý do cho sự khác biệt này là do sức căng bên trong vật liệu khi nó đang bị uốn cong tăng lên vượt ra khỏi mặt phẳng trung tâm. Thêm nữa các tấm vật liệu dày có nhiều vật liệu hơn nên khó uốn cong hơn.

Theo Jongho Lee, kỹ sư tại Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju (Hàn Quốc) cho biết: Pin quang điện này có kích cỡ bằng khoảng 1 micrômét, mỏng hơn rất nhiều so với sợi tóc. Các loại pin quang điện chuẩn thường có độ dày gấp hàng trăm lần, và thậm chí hầu hết các pin quang điện mỏng khác có độ dày hơn 2 đến 4 lần.

Các nhà nghiên cứu tạo ra được các tế bào năng lượng mặt trời siêu mỏng này từ chất bán dẫn valium arsenide (GaAs). Họ “dập” các tế bào này trực tiếp trên chất nền dẻo mà không cần sử dụng chất kết dính để có thể tăng thêm độ mỏng của vật liệu. Các tế bào năng lượng mặt trời này sau đó được “hàn lạnh” với điện cực bề mặt với áp suất 1700C và nung chảy lớp trên cùng của vật liệu có tên là lớp cảm quang (photoresist) có khả năng hoạt động như một chất kết dính tạm thời. Lớp đáy bằng kim loại cũng đảm nhiệm như là một chất phản xạ (reflector) để trực tiếp phân tán các photon ngược trở lại các tế bào năng lượng mặt trời.

Tiếp đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm hiệu suất của thiết bị này khi chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng và nhận thấy rằng hiệu suất của nó tương đương với các loại pin quang điện tương tự có độ dày hơn. Sau đó họ thử khả năng uốn cong của thiết bị này và thấy rằng nó có thể cuốn quanh các vật có đường kính nhỏ bằng 1,4 mm.

Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành phân tích các thông số của các tế bào này và nhận thấy rằng mức độ chịu lực căng của chúng chỉ bằng 1/4 so với những tế bào tương tự có độ dày 2,5 micrômét.

“Các tế bào mỏng hơn ít bị gãy hơn khi uốn cong và hoạt động cũng tương tự hoặc thậm chí mỏng nhẹ hơn nhiều lần”, Lee nói.

Một vài nhóm nghiên cứu khác cho biết họ cũng tạo ra được các tế bào năng lượng mặt trời có độ dày khoảng 1 micrômét. Tuy nhiên, các tế bào này được tạo ra theo nhiều cách khác nhau, ví dụ loại bỏ toàn bộ bề mặt bằng phương pháp khắc.

Bằng cách chuyển đổi kỹ thuật in để thay thế phương pháp khắc, phương pháp mới này do Lee và các đồng nghiệp của ông phát triển có thể dùng để tạo ra các pin quang điện siêu dẻo có số lượng vật liệu ít hơn. Các tế bào siêu mỏng này có thể tích hợp vào các khung kính hoặc trên các loại vải và có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử xách tay, Lee cho biết.

P.T.T - NASATI (Theo Phys)