Phát minh tấm pin mặt trời thu ánh sáng trong nhà "đỉnh đến mức" có thể "khai tử" pin truyền thống

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học từ Đại học College London (UCL), Anh đứng đầu đã phát triển pin năng lượng mặt trời trong nhà, có khả năng thu thập năng lượng hiệu quả từ ánh sáng trong nhà, với hiệu suất cao gấp 6 lần so với các loại pin mặt trời trong nhà tốt nhất hiện có trên thị trường, UCL thông tin.

Công nghệ tiên tiến này, dù vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm, hứa hẹn sẽ "khai tử" pin truyền thống cho nhiều thiết bị điện tử gia dụng. Điều này có nghĩa là các thiết bị như bàn phím, điều khiển từ xa, báo thức và cảm biến có thể sớm không cần pin.

Pin mặt trời hấp thu ánh sáng trong nhà

Các tấm pin mặt trời silicon truyền thống từ lâu đã thống trị ngành năng lượng, đặc biệt là trong các ứng dụng ngoài trời. Tuy nhiên, hiệu suất của chúng giảm đáng kể dưới ánh sáng nhân tạo trong nhà. Giờ đây, tấm pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite của UCL đang nhanh chóng trở thành lựa chọn ưu tiên cho môi trường trong nhà.

Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Mojtaba Abdi Jalebi (Phó giáo sư tại Viện Khám phá Vật liệu UCL) giải thích, mặc dù có tiềm năng, pin perovskite trước đây vẫn bị hạn chế bởi các khuyết tật cấu trúc vốn có. Những khuyết tật này, được gọi là "bẫy", có thể cản trở dòng electron, chuyển đổi năng lượng tiềm năng thành nhiệt thay vì điện. Theo thời gian, những bẫy này cũng góp phần làm suy thoái pin, làm giảm hiệu suất của chúng.

Để giải quyết những thách thức này, nhóm nghiên cứu tối ưu hóa các cell perovskite để chứa ít "bẫy" hơn (bằng cách bổ sung các hóa chất rubidium clorua, DMOAI và PEACl, giúp ổn định cấu trúc cell), từ đó thúc đẩy khả năng chuyển đổi năng lượng của perovskite lên đáng kể.

"Ưu điểm đặc biệt của pin mặt trời perovskite là giá thành thấp – chúng sử dụng những vật liệu có sẵn trên Trái Đất và chỉ cần xử lý đơn giản. Chúng có thể được in theo cách tương tự như in báo" - Tiến sĩ Mojtaba Abdi Jalebi cho biết.

Kỷ lục thế giới

Kết quả từ những nỗ lực của nhóm nghiên cứu thật ấn tượng. Các tế bào quang điện mới phát triển đạt tỷ lệ chuyển đổi 37,6% ánh sáng trong nhà (ở mức 1000 lux, tương đương với một văn phòng có đủ ánh sáng) thành điện - một kỷ lục thế giới đối với loại pin mặt trời được tối ưu hóa cho ánh sáng trong nhà.

Các bài kiểm tra độ bền càng nhấn mạnh thêm tiềm năng của tấm pin. Sau hơn 100 ngày thử nghiệm, các tấm pin vẫn giữ được 92% hiệu suất ban đầu, một cải tiến đáng kể so với các tấm pin đối chứng.

Trong thử nghiệm khắc nghiệt kéo dài 300 giờ liên tục với ánh sáng mạnh ở nhiệt độ 55°C, các tế bào quang điện mới vẫn giữ được 76% hiệu suất, trong khi thiết bị điều khiển giảm xuống còn 47%.

Những phát hiện này làm nổi bật tính chất bền bỉ của các tế bào perovskite đã qua xử lý. Nhóm nghiên cứu khẳng định thiết kế của họ hiệu quả hơn gấp 6 lần so với các tấm pin mặt trời trong nhà hiện có. Hơn nữa, họ dự đoán các tấm pin này có thể duy trì hiệu suất lên đến 5 năm, vượt xa tuổi thọ của các mẫu hiện tại.

Sự ra đời của những tấm pin mặt trời trong nhà tiên tiến này có thể thay đổi diện mạo của ngành điện tử gia dụng. Các thiết bị hiện đang phụ thuộc vào việc thay pin thường xuyên, chẳng hạn như điều khiển từ xa, cảm biến và báo động, có thể được cấp nguồn bằng ánh sáng tự nhiên trong nhà. Sự thay đổi này không chỉ tăng cường sự tiện lợi mà còn giảm đáng kể rác thải điện tử.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials vào tháng 8/2025, nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về các giải pháp thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống.