Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học bang Ohio (Hoa Kỳ) vừa công bố thiết kế pin mặt trời hoàn toàn mới, với hiệu suất cao hơn khoảng 20% so với pin lithium-iodine truyền thống. Giải thích thêm một xíu, phát minh này thực chất là một sản phẩm kết hợp từ pin và các tế bào năng lượng mặt trời. Tháng 10 năm ngoái, nhóm đã giới thiệu ý tưởng của mình đến công chúng, cho thấy các tế bào năng lượng mặt trời được phủ chất nhạy quang và cũng có khả năng lưu trữ của riêng nó.
Thiết kế
Sở hữu 3 điện cực thay vì 4, sáng chế mới bao gồm một tấm lithium, hai lớp điện cực được ngăn cách bởi lớp carbon xốp mỏng, và tấm lưới titan chứa chất titan dioxide được nhuộm đỏ bởi loại thuốc đặc biệt. Công dung của miếng xốp trên là giúp các ion của pin bị oxi hóa thành lithium peroxide, sau đó phân hủy thành các ion lithium và được lưu trữ như lithium kim loại. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã thiết kế lại nó một xíu, để không khí không cần phải đi qua thì hệ thống mới hoạt động được.
Ở phiên bản gốc, nhóm nghiên cứu sử dụng chất điện phân lỏng thông thường, bao gồm một phần muối và một phần dung môi. Hai thành phần này nay được thay thế bằng nước, đóng vai trò như dung môi và lithium đảm nhiệm vai trò của muối. Phương án này làm làm đáng kể chí phí cũng như khả năng lưu trữ năng lượng của pin. Cũng chính vì thay đổi này mà các nhà nghiên cứu gọi nó là loại "pin năng lượng mặt trời hoạt động nhờ dòng nước" đầu tiên trên thế giới.
Vì không còn đòi hỏi không khí để hoạt động, loại pin mới có thể được phủ lên một tấm thu năng lượng mặt trời, tạo thành một khối rắn duy nhất. Được biết, các tế bào năng lượng mặt trời vẫn được nhuộm bởi một loại thuốc màu đỏ tên là ruthenium, nhằm điều chỉnh bước sóng của ánh sáng bắt được.
Hiệu năng
Để so sánh hiệu suất của thiết kế mới với pin lithium-iodine truyền thống, các nhà nghiên cứu đã thực hiện 25 chu kỳ sạc - xả. Trong thử nghiệm, một cục pin lithium-iodine yêu cầu nguồn vào 3,6 volt để cung cấp một lượng điện áp 3,3 volt. Trong khi đó, pin mặt trời chỉ cần 2,9 volt đầu vào để có thể phát ra điện áp tương tự. Đồng nghĩa với việc thế hệ pin mới đạt hiệu năng cao hơn pin cũ khoảng 20%.
Với tín hiệu khả quan này, các nhà khoa học mong rằng họ có thể khiến loại pin mặt trời trên hoạt động hiệu quả hơn hiện tại, đồng thời biến nó thành một giải pháp thiết thực cho ngành năng lượng tái tạo. Tiến sĩ Mingzhe Yu - tác giả chính của bài báo cáo trên Tạp chí Hiệp hội Hóa học Mỹ, cho rằng sáng kiến của họ sẽ sớm được ứng dụng vào thực tiễn với quy mô lớn, trở thành nguồn cung năng lượng cho các phương tiện giao thông như xe điện. Trong khi đó, Yiying Wu - giáo sư hóa học và hóa sinh tại Đại học bang Ohio cho biết mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu là tạo ra một loại pin có thể được sạc hoàn toàn thông qua ánh sáng mặt trời.
