Các nhà khoa học ở Hoa Kỳ và A-rập Xê-út đã khai thác khả năng của cả pin mặt trời và pin thường trong một thiết bị - “pin sạc dòng năng lượng mặt trời”, có thể hấp thụ ánh nắng mặt trời và lưu trữ hiệu quả dưới dạng năng lượng hóa học để sử dụng về sau. 

Năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng sạch, dồi dào, đang ngày càng được quan tâm, bộc lộ hạn chế rõ ràng về tính ổn định: ánh nắng mặt trời chỉ có nhiều vào ban ngày và có một số ngày nắng lại hơn nhiều so với những ngày khác. Để năng lượng mặt trời được sử dụng nhiều trên thực tế, sau khi ánh nắng mặt trời được chuyển đổi thành điện năng, lượng điện năng này cần phải được lưu trữ. Thông thường, để thực hiện công việc này, cần có hai thiết bị - pin mặt trời và pin thường, nhưng pin sạc dòng năng lượng mặt trời được thiết kế để đảm nhiệm chức năng của cả hai thiết bị này. 

Song Jin, Phó giáo sư hóa học tại trường Đại học Wisconsin-Madison, Mỹ, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “So với các thiết bị lưu trữ năng lượng mặt trời và năng lượng điện hóa riêng biệt, việc kết hợp các chức năng của các thiết bị này vào trong một thiết bị tích hợp có thể là cách tiếp cận hiệu quả, có khả năng mở rộng, đơn giản và chi phí-hiệu quả hơn để sử dụng năng lượng mặt trời”. PGS. Jin và nhóm của ông đã phối hợp với Jr-Hau He, Giáo sư kỹ thuật điện tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST), Ả Rập Xê-út để chế tạo thiết bị này.

Pin sạc dòng năng lượng mặt trời có ba chế độ khác nhau. Nếu cần năng lượng ngay lập tức, nó có thể hoạt động như pin mặt trời và ngay lập tức chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành điện năng. Mặt khác, thiết bị có thể hấp thụ năng lượng mặt trời theo ngày và lưu trữ nó dưới dạng năng lượng hóa học để đáp ứng nhu cầu điện năng vào ban đêm hoặc vào những ngày trời nhiều mây. Thiết bị cũng có thể được sạc bằng điện nếu cần hoạt động giống như pin thường. Mô hình pin sạc dòng năng lượng mặt trời mới nhất của nhóm nghiên cứu có thể lưu trữ và phân phối điện từ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn bất kỳ thiết bị tích hợp nào khác hiện có.

PGS. Jin cho rằng: “Pin sạc dòng năng lượng mặt trời tích hợp này đặc biệt phù hợp với vai trò là hệ thống chuyển đổi và lưu trữ năng lượng mặt trời độc lập tại các vùng sâu, vùng xa và cho phép điện khí hóa ngoài lưới điện thực tế”.

Chi phí sản xuất pin sạc dòng năng lượng mặt trời hiện vẫn còn quá đắt đỏ nhưng PGS. Jin tin rằng các thiết kế đơn giản, vật liệu pin mặt trời giá rẻ và những tiến bộ công nghệ có thể giúp cắt giảm chi phí trong tương lai. Dù mô hình hiện nay tương đối hiệu quả, nhóm nghiên cứu vẫn tiếp tục cải tiến thiết kế. Một phần điện áp của thiết bị hiện nay vẫn bị hao phí, có nghĩa là các nhà khoa học phải điều chỉnh các quá trình oxy hóa khử và vật liệu điện quang hoạt động song song để chuyển đổi đầu vào năng lượng mặt trời vào công suất điện. PGS. Jin tin rằng, pin sạc dòng năng lượng mặt trời nếu được nghiên cứu thêm, sẽ sớm trở nên thực tế. 

Ngọc Diệp (Theo https://techxplore.com/)