Xóa sổ khái niệm thay pin định kỳ bằng một đột phá công nghệ biến ánh sáng đèn huỳnh quang thành nguồn sống vô tận

Thói quen mua sắm và dự trữ những viên pin cúc áo hay pin đồng xu lỉnh kỉnh có thể sớm đi vào dĩ vãng. Bằng cách tận dụng nguồn sáng lờ mờ ngay tại không gian phòng khách hay văn phòng làm việc, một nhóm nghiên cứu quốc tế vừa thiết lập nên tiêu chuẩn mới cho nền công nghiệp năng lượng cỡ nhỏ. Các thiết bị điện tử của tương lai sẽ tự duy trì sự sống mà không cần người dùng bận tâm đến vạch báo pin yếu.

Vượt qua giới hạn của vật liệu truyền thống

Theo nền tảng thông tin Digitaltrends, các nhà nghiên cứu từ Đại học Queensland tại Úc đã chế tạo thành công một thế hệ pin mặt trời thiết kế riêng cho môi trường trong nhà. Nền tảng của bước nhảy vọt này nằm ở vật liệu perovskite. Từ lâu, giới khoa học đã xem đây là ứng cử viên sáng giá nhất để thay thế silicon truyền thống, nền tảng công nghệ vốn đang bộc lộ nhiều điểm nghẽn về mặt kỹ thuật và hiệu suất.

Trong khi các tấm pin nền silicon hiện tại chật vật để duy trì mức hiệu suất tối đa khoảng mười phần trăm ở điều kiện thiếu sáng, chất liệu perovskite lại cho thấy khả năng vượt qua con số này một cách dễ dàng. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất khiến vật liệu này chưa thể thương mại hóa đại trà nằm ở rủi ro sức khỏe. Các dây chuyền sản xuất pin perovskite trước đây buộc phải sử dụng chì và hàng loạt dung môi hóa học độc hại, gây e ngại nghiêm trọng về bài toán môi trường và cản trở khả năng nhân rộng quy mô.

Kỷ lục hiệu suất từ quy trình sản xuất sạch

Đội ngũ chuyên gia tại Đại học Queensland đã tháo gỡ nút thắt này bằng một phương pháp tiếp cận hoàn toàn khác biệt. Họ phát triển một quy trình sản xuất đột phá dựa trên hơi nước, loại bỏ triệt để chì và các dung môi độc hại ra khỏi chuỗi chế tạo. Sự thay đổi cốt lõi này không chỉ giải quyết triệt để bài toán an toàn mà còn mở ra cánh cửa đưa sản phẩm vào sản xuất công nghiệp.

Đáng chú ý, nguyên mẫu pin năng lượng mặt trời mới đã thiết lập một kỷ lục vô tiền khoáng hậu. Dưới điều kiện ánh sáng mô phỏng không gian trong nhà, tấm pin đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên tới mức 16,36 phần trăm. Đây là giới hạn hiệu suất cao nhất từng được thế giới ghi nhận đối với dòng pin perovskite không chì được sản xuất theo quy chuẩn công nghiệp hiện hành.

Mảnh ghép hoàn hảo cho kỷ nguyên vạn vật kết nối

Sự ra đời của thế hệ pin mặt trời dẻo, mỏng và dễ tạo hình này không sinh ra để cạnh tranh sức mạnh với lưới điện quốc gia. Thay vào đó, chúng là lời giải mang tính vĩ mô cho sự bùng nổ của phân khúc thiết bị tiêu thụ năng lượng thấp. Hàng tỷ sản phẩm như cảm biến môi trường, vòng theo dõi sức khỏe, thiết bị đeo thông minh hay nhãn giá điện tử tại các chuỗi siêu thị sẽ là những đối tượng đầu tiên được hưởng lợi trực tiếp từ công nghệ này.

Những thiết bị nhỏ bé này sẽ hoạt động bền bỉ năm này qua năm khác, tự nạp năng lượng từ chính ánh đèn chiếu sáng sinh hoạt hàng ngày. Tiến sĩ Miaoqiang Lyu, thành viên cốt cán của nhóm nghiên cứu, nhận định việc đóng gói kỹ lưỡng để chống lại sự xâm nhập của hơi ẩm và oxy là bước đi cuối cùng trước khi đưa sản phẩm ra thị trường. Thế hệ pin mặt trời perovskite dùng trong nhà được dự đoán sẽ chính thức lên kệ tiêu dùng chỉ trong vòng vài năm tới, chấm dứt sự lệ thuộc vào các chuẩn pin dùng một lần và giảm thiểu một lượng rác thải điện tử khổng lồ ra môi trường tự nhiên.