Tuần trước, tôi đang ngồi ở một quán cà phê, nhìn ra ngoài cửa sổ khi ánh nắng tràn vào, và chợt nảy ra ý tưởng - nếu chính chiếc kính đó có thể cung cấp năng lượng cho máy tính xách tay của tôi trong khi tôi nhâm nhi cà phê thì sao nhỉ? Nghe có vẻ viễn tưởng phải không?

Nhưng các nhóm nghiên cứu hiện đang phát triển các vật liệu năng lượng mặt trời hoạt động như mực: bạn có thể phun chúng lên cửa sổ, vải vóc, hoặc thậm chí là các bề mặt linh hoạt để tạo ra điện. Hãy tưởng tượng việc phủ nguồn năng lượng của bạn lên các vật dụng hàng ngày—không cần các tấm pin cồng kềnh.

Cách thức hoạt động của pin mặt trời hòa tan

Vật liệu năng lượng mặt trời dạng lỏng

Các pin mặt trời này ban đầu là một dung dịch lỏng có thể được in, phun hoặc phủ lên bề mặt. Khi khô, vật liệu này tạo thành một lớp màng mỏng có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

• Ví dụ 1: Phun một lớp mỏng lên cửa sổ kính trong văn phòng có thể cung cấp năng lượng bổ sung cho đèn và thiết bị điện tử.

• Ví dụ 2: Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các tấm linh hoạt được phủ mực năng lượng mặt trời cho ba lô có chức năng sạc thiết bị khi di chuyển.

• Ví dụ 3: Các nghệ sĩ có thể tích hợp phim năng lượng mặt trời vào các tác phẩm sắp đặt, tạo ra các bề mặt năng lượng vừa tiện dụng vừa bắt mắt.

Kỹ thuật in và phủ

Bản chất lỏng của những vật liệu này khiến chúng trở nên đa năng. Chúng có thể được áp dụng bằng máy in phun, hoặc thậm chí là lớp phủ con lăn, giúp việc sản xuất hàng loạt trở nên thiết thực hơn.

• Ví dụ 1: Một công ty đã in thành công phim năng lượng mặt trời lên vải bằng kỹ thuật cuộn-cuộn quy mô công nghiệp.

• Ví dụ 2: Cửa sổ có hình dạng tùy chỉnh trong các tòa nhà hiện đại có thể được phủ một lớp sơn chính xác với lượng chất thải tối thiểu.

• Ví dụ 3: Các thí nghiệm tự làm cho thấy những người đam mê có thể sơn những mảng nhỏ trên bề mặt trong suốt để tạo ra năng lượng quy mô nhỏ.

Ưu điểm so với tấm pin truyền thống

Tính linh hoạt và tính thẩm mỹ

Không giống như tấm pin mặt trời truyền thống, pin mặt trời hòa tan nhẹ, mỏng và tinh tế về mặt thị giác, mở ra những khả năng thiết kế mới.

• Ví dụ 1: Kiến trúc sư có thể kết hợp kính tạo năng lượng vào các tòa nhà chọc trời mà không ảnh hưởng đến độ trong suốt hoặc thiết kế.

• Ví dụ 2: Các nhà thiết kế thời trang có thể nhúng màng phim năng lượng mặt trời linh hoạt vào áo khoác hoặc lều để tạo ra năng lượng đeo được.

• Ví dụ 3: Đồ nội thất ngoài trời hoặc mái hiên có thể kiêm luôn chức năng thu năng lượng mặt trời mà không hề lạc lõng.

Chi phí lắp đặt thấp hơn

Vì loại mực năng lượng mặt trời này có thể được phun hoặc in, nên việc lắp đặt nhanh hơn, an toàn hơn và ít tốn kém hơn so với lắp đặt tấm pin cứng.

• Ví dụ 1: Việc phủ toàn bộ cửa sổ văn phòng chỉ trong vài giờ sẽ thay thế nhu cầu sử dụng thiết bị nặng và giá đỡ trên mái nhà.

• Ví dụ 2: Các căn hộ ở thành thị có thể tăng công suất năng lượng mặt trời mà không cần sửa đổi kết cấu.

• Ví dụ 3: Các công trình tạm thời tại các sự kiện hoặc hội chợ có thể có nguồn điện năng lượng mặt trời di động với thiết lập tối thiểu.

Thách thức và triển vọng tương lai

Rào cản về hiệu suất

Hiện nay, pin mặt trời dạng phun có hiệu suất kém hơn so với tấm pin silicon. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các vật liệu giúp tăng cường chuyển đổi năng lượng mà vẫn đảm bảo tính ổn định.

• Ví dụ 1: Việc phủ nhiều lớp mực năng lượng mặt trời khác nhau giúp cải thiện khả năng hấp thụ và hiệu suất ánh sáng mặt trời.

• Ví dụ 2: Lớp phủ bảo vệ kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa sự xuống cấp do thời tiết.

• Ví dụ 3: Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm kết hợp màng phim năng lượng mặt trời hòa tan với các tấm pin thông thường để bổ sung cho việc tạo ra năng lượng.

Độ bền và khả năng thương mại hóa

Việc chế tạo pin mặt trời dạng lỏng đủ bền để sử dụng trong thực tế vẫn là một thách thức. Tuổi thọ, độ bám dính và khả năng chống chịu thời tiết là những trọng tâm chính.

• Ví dụ 1: Các thử nghiệm ngoài trời trên cửa sổ đo hiệu suất sau nhiều tháng tiếp xúc với nắng, mưa và gió.

• Ví dụ 2: Các nhà nghiên cứu phát triển các chất nền linh hoạt, chống nứt hoặc bong tróc.

• Ví dụ 3: Các công ty đang đánh giá sản xuất tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng cuộn-cuộn thương mại.

Lần tới khi bạn liếc nhìn một cửa sổ đầy nắng hay một mái hiên vải, hãy tưởng tượng nó đang lặng lẽ thu thập năng lượng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị của bạn. Công nghệ phun năng lượng mặt trời không chỉ là một điều mới lạ trong phòng thí nghiệm—nó có thể biến những bề mặt thường ngày thành nguồn năng lượng tạo ra điện. Chẳng bao lâu nữa, việc biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng hữu ích có thể đơn giản như việc sơn lại thế giới của bạn.