Trong một bài báo xuất bản trên tạp chí Nano Energy, các nhà khoa học Úc cho biết đã tạo ra những tấm pin mặt trời bán trong suốt có khả năng tích hợp vào kính cửa sổ.
Tấm năng lượng mặt trời bán trong suốt có thể trở thành nhân tố mới trong ngành xây dựng và sản xuất điện năng.
Nhóm nghiên cứu do GS. Jacek Jasieniak dẫn dắt thuộc Hội đồng nghiên cứu Úc và trường Đại học Monash đã thành công trong việc tạo ra pin mặt trời dùng vật liệu gốm perovskite thế hệ mới, có thể tạo ra điện năng mà vẫn cho phép ánh sáng đi qua. Cùng với hãng sản xuất kính Viridian Glass lớn nhất của Úc, họ đang xem xét việc đưa công nghệ mới này vào sản xuất sản phẩm thương mại. Điều này được xem như nhân tố có khả năng biến đổi ngành kiến trúc, quy hoạch đô thị và sản xuất điện năng.
Các nhà khoa học cho biết 2m2 cửa sổ năng lượng mặt trời có khả năng tạo ra lượng điện tương đương với một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn trên gác mái.
Ý tưởng về pin mặt trời bán trong suốt không phải quá mới mẻ, nhưng các thiết kế trước đó đều thất bại vì đắt tiền, không ổn định hoặc thiếu hiệu quả. GS. Jasieniak và các đồng nghiệp từ Khoa Khoa học vật liệu và Kỹ thuật (Đại học Monash) cùng Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp quốc gia Úc (CSIRO) đã sử dụng cách tiếp cận khác. Họ dùng một chất bán dẫn hữu cơ để tạo thành polymer thay thế Spiro-OMeTAD – một cấu phần thông dụng của pin mặt trời thường có độ ổn định thấp vì có thể tạo ra một lớp nước bên ngoài. Việc áp dụng loại vật liệu mới này đem lại kết quả đáng kinh ngạc.
GS. Jasieniak cho biết: “Thông thường, pin mặt trời trên mái nhà có hiệu suất chuyển đổi điện năng từ 15 – 20%, nhưng các chất bán dẫn quang điện bán trong suốt của chúng tôi có hiệu suất chuyển đổi là 17% trong khi vẫn cho phép hơn 10% ánh sáng truyền qua. Từ lâu, người ta đã mơ ước đến những tấm cửa sổ có thể tạo ra điện năng, giờ thì nó có vẻ đã khả thi”.
Đồng tác giả của nghiên cứu, TS. Anthony Chesman (CSIRO) cho biết, họ đang tìm cách phát triển một quy trình sản xuất kính trên quy mô lớn để có thể chuyển giao cho ngành công nghiệp, từ đó giúp các nhà sản xuất sẵn sàng tiếp thu công nghệ mới.
Cửa sổ năng lượng mặt trời sẽ rất có ích cho cư dân và chủ tòa nhà. Nó mang lại nhiều thách thức và cơ hội mới cho các kiến trúc sư xây dựng, kỹ sư và quy hoạch. GS. Jasieniak giải thích, có thể làm các tế bào quang điện mờ hơn hoặc trong hơn nhưng nếu tấm pin càng trong thì điện năng tạo ra càng ít, do vậy kiến trúc sư phải cân nhắc yếu tố này khi thiết kế. Các tấm cửa sổ năng lượng mặt trời nhuộm màu như cửa kính thương mại hiện nay sẽ tạo được khoảng 140 watts/m2.
Rất có khả năng công nghệ này sẽ được ứng dụng đầu tiên trên các tòa nhà cao tầng, bởi việc chế tạo cửa sổ lớn cho những tòa nhà này thường rất tốn kém, nên chi phí thay thế vật liệu kinh bằng pin mặt trời bán trong suốt sẽ không đáng kể.
GS.Jasieniak nói: “Những tấm pin mặt trời này sẽ làm thay đổi cách chúng ta nghĩ về các tòa nhà “xanh” và cách chúng vận hành. Cho đến nay, mọi tòa nhà đều được thiết kế dựa trên giả định cửa sổ thụ động nhưng giờ thì chúng có khả năng tự sản xuất ra điện… Do đó, các nhà quy hoạch và thiết kế có thể phải xem xét lại vị trí đặt tòa nhà để tối ưu hóa ánh sáng mặt trời chiếu vào các bức tường”.
TS. Jae Choul Yu, tác giả chính của bài báo khoa học nhấn mạnh cơ hội đạt được hiệu suất cao từ các tấm pin mặt trời này. “Dự án tiếp theo của chúng tôi là một thiết bị kép, dùng pin perovskite làm lớp dưới cùng và pin hữu cơ làm lớp trên cùng”.
Về việc khi nào thì những tấm pin mặt trời bán trong suốt đầu tiên có thể xuất hiện trên thị trường, GS. Jasieniak cho biết: “Điều này phụ thuộc vào mức độ mở rộng quy mô thành công của công nghệ, nhưng mục tiêu của chúng tôi là đạt được điều đó trong vòng 10 năm”. Jatin Khanna, Giám đốc vận hành của công ty Viridian Glass, nói thêm: “Việc phát triển pin năng lượng mặt trời cửa sổ như vậy mang đến một cơ hội có thể dẫn tới đổi mới sáng tạo về vật liệu kính và công nghệ trong tương lai”.
