Các nhà khoa học vừa phát triển một công nghệ pin mặt trời thế hệ mới có khả năng tạo điện ngay cả khi trời mưa, mở ra hướng đi mới cho ngành năng lượng tái tạo. Công nghệ này kết hợp giữa hiệu ứng quang điện từ ánh sáng mặt trời và hiệu ứng ma sát điện do giọt mưa, giúp hệ thống vẫn hoạt động trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.

Cơ chế hoạt động của pin mặt trời khi trời mưa

Ý tưởng của dự án là phát triển một thiết bị thu năng lượng đa chức năng, đặc biệt hiệu quả ở những khu vực có thời tiết thay đổi và lượng mưa thường xuyên.

Tấm pin sử dụng vật liệu perovskite để hấp thụ ánh sáng mặt trời. Phía trên bề mặt được phủ một lớp polymer flo hóa mỏng (CFₓ) với độ trong suốt hơn 90%, vừa cho phép ánh sáng đi qua vừa tạo ra điện năng từ sự ma sát của giọt mưa.

Lớp polymer này còn có khả năng chống thấm nước và bảo vệ vật liệu perovskite khỏi độ ẩm. Khi giọt mưa rơi xuống bề mặt và tách ra, quá trình tiếp xúc và phân tách điện tích giữa các vật liệu sẽ tạo ra các xung điện, từ đó sinh ra năng lượng.

 

Hiệu suất ấn tượng của công nghệ mới

Các nguyên mẫu thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt hiệu suất quang điện khoảng 17,9%, một con số khá cao đối với pin mặt trời thế hệ mới.

Bên cạnh đó, hiệu ứng ma sát điện từ giọt mưa cũng cho kết quả đáng chú ý:

• Điện áp mạch hở lên đến 110V cho mỗi giọt mưa
   
• Mật độ công suất tối đa đạt khoảng 4 mW/m²
   

Trong chế độ lai, khi ánh sáng mặt trời đạt 500 W/m², thiết bị tạo ra:

• Mật độ dòng điện ngắn mạch: 11,6 mA/m²
   
• Điện áp đỉnh từ giọt mưa: khoảng 12V
   

Các nhà nghiên cứu cũng đã chế tạo một thiết bị trình diễn, trong đó pin lai có thể sạc siêu tụ điện và cung cấp năng lượng cho dải đèn LED thông qua bộ chuyển đổi điện.

Tiềm năng của pin mặt trời thế hệ mới

Dự án được thực hiện trong khuôn khổ 3DScavengers và DropEner, với sự hỗ trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu và Quỹ Thế hệ Tiếp theo.

Công nghệ này mở ra khả năng phát triển các tấm pin mặt trời đa năng, có thể khai thác thêm năng lượng từ mưa khi thời tiết nhiều mây. Dù ánh sáng mặt trời vẫn là nguồn năng lượng chính, nhưng nguồn điện bổ sung từ giọt mưa có thể tăng tốc độ sạc và cải thiện hiệu quả hệ thống.

Tuy nhiên, hiện nay công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu phòng thí nghiệm, và việc mở rộng quy mô sản xuất thương mại vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu và thử nghiệm.