Tế bào quang điện mỏng hơn tơ nhện

Các chuyên gia Áo và Nhật Bản vừa công bố một loại tế bào quang điện đặc biệt mỏng, dẻo, có thể mở ra cách thu năng lượng mặt trời nhẹ nhàng hơn. Thiết bị mới chỉ dày khoảng 1,9 micromet, mỏng đến mức nhỏ hơn cả một sợi tơ nhện vốn thường được xem là vật liệu tự nhiên rất mảnh. Theo báo cáo đăng trên chuyên san Nature Communications, đây là kết quả hợp tác nghiên cứu giữa Đại học Tokyo và một trường đại học của Áo. Điểm gây chú ý nhất nằm ở cấu tạo siêu mỏng, với các điện cực được đặt trên một tấm nhựa mỏng thay vì nền vật liệu cứng thông thường. Độ dày 1,9 micromet tương đương khoảng một phần mười tế bào quang điện mỏng nhất đang được bán trên thị trường thế giới hiện nay. Để dễ hình dung, một micromet chỉ bằng một phần triệu mét, vì vậy thiết bị mới gần như không tạo cảm giác nặng nề khi được đặt lên bề mặt khác. Tiến sĩ Tsuyoshi Sekitani thuộc Đại học Tokyo nhận định rằng độ mỏng đặc biệt giúp người sử dụng hầu như không cảm thấy trọng lượng của tế bào. Bên cạnh trọng lượng rất thấp, thiết bị còn đủ dẻo dai để uốn quanh một sợi tóc người mà vẫn giữ được hình dạng mềm mại. Khả năng uốn cong này tạo ra nhiều cách sử dụng khác với các tấm pin mặt trời cứng, vốn thường cần một bề mặt phẳng, chắc chắn để lắp đặt. Người dùng có thể dán tế bào quang điện lên quần áo, biến những vị trí vốn chỉ dùng để mặc thành nơi hỗ trợ thu thập điện năng từ ánh sáng. Cách tiếp cận này đặc biệt đáng chú ý trong lĩnh vực thiết bị đeo, nơi trọng lượng, độ mềm và khả năng thích nghi với cơ thể có ý nghĩa quan trọng. Khi được tích hợp vào trang phục, tế bào mới có thể cung cấp nguồn điện cho một số cảm biến theo dõi tình trạng sức khỏe. Ứng dụng này được xem là hữu ích với người cao tuổi, những người có thể cần mang cảm biến thường xuyên để giám sát các chỉ số sức khỏe. Một thiết bị nhẹ và mềm sẽ giúp việc theo dõi trở nên thuận tiện hơn, đồng thời giảm cảm giác vướng víu khi người sử dụng mặc quần áo hằng ngày. Tuy nhiên, phát minh hiện vẫn ở giai đoạn nghiên cứu, chưa phải sản phẩm thương mại có thể lập tức đưa vào sử dụng rộng rãi. Nhóm nghiên cứu còn đặt mục tiêu nâng cao tốc độ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện của loại tế bào quang điện mới. Hiệu suất chuyển đổi giữ vai trò quan trọng, bởi một thiết bị siêu mỏng chỉ thực sự hữu dụng khi tạo ra đủ điện cho cảm biến hoặc thiết bị đi kèm. Nếu cải thiện được khả năng chuyển đổi, công nghệ này có thể phù hợp hơn với những ứng dụng cần nguồn điện nhỏ, nhẹ và linh hoạt. Tiến sĩ Tsuyoshi Sekitani hy vọng tế bào quang điện mới sẽ tiến gần hơn đến các ứng dụng thực tế trong khoảng thời gian năm năm tới. Mốc thời gian này cho thấy nhóm nghiên cứu vẫn cần tiếp tục hoàn thiện vật liệu, hiệu suất và cách tích hợp thiết bị vào những sản phẩm thường ngày. Trang phục có khả năng tự thu năng lượng có thể trở thành nền tảng cho các thiết bị đeo hoạt động lâu hơn mà không phụ thuộc hoàn toàn vào pin truyền thống. Dù vậy, thông tin hiện có tập trung vào độ mỏng, tính dẻo và hướng ứng dụng, chưa đưa ra con số cụ thể về hiệu suất phát điện của thiết bị. Giá trị của phát minh vì thế nằm trước hết ở bước tiến vật liệu, khi tế bào quang điện được thu nhỏ mà vẫn hướng tới khả năng sử dụng linh hoạt. Từ một tấm nhựa mỏng có điện cực, các nhà nghiên cứu đang phát triển ý tưởng biến ánh sáng mặt trời thành nguồn điện có thể mang theo trên cơ thể.