Trung Quốc chế tạo pin mặt trời hoạt động dưới nước ở độ sâu 10 mét

Nguồn ảnh: Thanh Niên

Nhờ vật liệu perovskite, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển pin mặt trời hoạt động ổn định trong môi trường nước biển ở độ sâu 10 mét.

Theo Techradar, một nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng các tấm pin mặt trời vẫn có thể hoạt động hiệu quả ở độ sâu lên đến 10 mét dưới nước, từ đó mở ra cơ hội mới cho việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị công nghệ dưới nước. Nội dung nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Joule, với sự tham gia của nhóm nghiên cứu từ Đại học Vân Nam, Trung Quốc.

Bài báo cho biết, một loạt tấm pin mặt trời được đặt ở độ sâu 10 mét nước biển, có khả năng thu thập đủ năng lượng để sạc một bộ pin lithium-ion trong khoảng 2 giờ. Các tế bào quang điện này được làm từ perovskite halide chì, kết hợp với một loại polymer có tên là polyhexamethylene guanidine hydrochloride giúp tăng cường hiệu suất hoạt động.

Wen-Hua Zhang, một trong những tác giả nghiên cứu, cho biết: "Rất ít nghiên cứu trước đây tập trung vào pin mặt trời dưới nước và hầu hết chỉ xem xét độ sâu dưới 2 mét, điều này không đáp ứng được yêu cầu thực tế". Ông nhấn mạnh rằng công trình này là bước đầu tiên xác thực chức năng của các tế bào quang điện hoạt động ở độ sâu lớn hơn, mở rộng đáng kể khả năng ứng dụng của chúng.

Hiệu quả hoạt động của pin mặt trời dưới nước ra sao?

Kết quả thử nghiệm cho thấy, ở độ sâu 2 mét, các tấm pin thu được 1.416 milliwatt-giờ (mWh) điện năng, con số này giảm xuống còn 752 mWh ở độ sâu 6 mét và 324 mWh ở độ sâu 10 mét. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của các tấm pin đạt gần 35%.

Nghiên cứu này không chỉ mở ra khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị như cảm biến, camera và hệ thống liên lạc dưới nước mà còn đặt ra câu hỏi về cách các tấm pin này tương tác với môi trường xung quanh. Việc tích tụ chất hữu cơ sinh học có thể gây cản trở hoạt động của chúng, đòi hỏi phải vệ sinh thường xuyên để duy trì hiệu quả.

Mặc dù còn nhiều thách thức cần giải quyết, nghiên cứu này được coi là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các hệ thống năng lượng tự cung tự cấp cho các thiết bị dưới nước. Các tác giả nghiên cứu đã nhận định: "Công trình này mở đường cho việc triển khai thực tiễn các tấm pin quang điện perovskite trong môi trường dưới nước, mang đến một hướng đi đầy hứa hẹn cho các thiết bị tự hành".

Pin mặt trời không còn chỉ là công nghệ dành cho mái nhà hay những vùng nhiều nắng. Nghiên cứu của Đại học Vân Nam, Trung Quốc, công bố trên tạp chí Joule cho thấy tế bào quang điện perovskite có thể hoạt động ở độ sâu 10 mét trong nước biển, mở ra khả năng cấp điện tại chỗ cho cảm biến, camera và hệ thống liên lạc dưới nước. Các tế bào được chế tạo từ perovskite halide chì, kết hợp polyhexamethylene guanidine hydrochloride để tăng hiệu suất hoạt động. Trong thử nghiệm, hệ thống thu được 1.416 milliwatt-giờ điện năng ở độ sâu 2 mét, giảm còn 752 mWh tại 6 mét và 324 mWh tại 10 mét. Dù ánh sáng suy giảm theo độ sâu, lượng điện thu được ở 10 mét vẫn đủ để sạc một bộ pin lithium-ion trong khoảng 2 giờ. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của các tấm pin đạt gần 35%, cho thấy tiềm năng đáng chú ý của vật liệu perovskite trong môi trường thiếu sáng. Theo tác giả Wen-Hua Zhang, phần lớn nghiên cứu trước đây chỉ khảo sát pin mặt trời ở độ sâu dưới 2 mét, chưa đáp ứng yêu cầu thực tế. Công trình mới vì vậy có ý nghĩa như bước xác thực ban đầu đối với khả năng vận hành quang điện ở vùng nước sâu hơn. Triển vọng lớn nhất của công nghệ là giúp thiết bị dưới nước kéo dài thời gian hoạt động và giảm phụ thuộc vào việc thu hồi để thay pin. Tuy nhiên, hiệu suất suy giảm theo độ sâu và hiện tượng tích tụ chất hữu cơ sinh học trên bề mặt tấm pin vẫn là những trở ngại cần xử lý, bởi chúng có thể làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng và phát sinh nhu cầu vệ sinh thường xuyên. Nghiên cứu tạo nền tảng cho các hệ thống năng lượng tự cung tự cấp dưới nước, nhưng khả năng triển khai thực tiễn sẽ phụ thuộc vào độ bền vật liệu, hiệu quả bảo trì và mức năng lượng mà từng thiết bị yêu cầu.