Pin mặt trời có thể hoạt động dưới trời mưa nhờ "siêu vật liệu Graphene"

Mới đây các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc đảm bảo cho các khối pin quang điện vẫn có thể hoạt động được bình thường ngay cả khi thời tiết đang có mưa bằng cách phủ bên ngoài những khỗi pin này một lớp “Siêu vật liệu Graphen”.

Hiện nay, khai thác nguồn năng lượng từ mặt trời đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Trong những năm qua, việc cho ra đời pin quang điện là một phát minh lớn thể hiện nỗ lực của các nhà nghiên cứu trong việc khai thác hiệu quả nguồn năng lượng dồi dào này. Tuy nhiên, loại pin này vẫn có mặt hạn chế  chính là việc chúng không thể hoạt động khi thời tiết đang có mưa. Nhưng mới đây các nhà nghiên cứu đến từ Trung Quốc đã thành công trong viêc khắc phục mặt hạn chế của pin mặt trời và đảm bảo rằng loại pin này sẽ luôn hoạt động dưới mọi loại hình thời tiết.

Nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Hải Dương (Thanh Đảo) và Đại học Vân Nam (Côn Minh) Trung Quốc cho biết,  họ sử dụng một loại pin quang điện siêu nhạy  cho việc chuyển đổi từ năng lượng mặt trời thành nguồn điện. Ngoài ra, để đảm bảo khối pin quang điện này có thể hoạt động bình thường dưới trời mưa thì họ phủ bên ngoài các khối pin này một lớp Graphene siêu mỏng.

Graphene là loai chất liệu hai chiều, được cấu tạo từ các nguyên tử Cacbon liên kết vói nhau theo kiểu hình lục giác tuần hoàn. Graphene đặc biệt bởi tính chất điện khác thường của nó: bên cạnh việc có thể dẫn điện thì nó rất giàu Electron (điện tử) và những Electron này có thể di chuyển tự do trên bề mặt Graphene. Trong môi trường nước, Graphene có thể buộc Ion tích điện dương với Electron của nó (dựa theo thuyết Axit và Bazo của Lewis). Tính chất này được sử dụng để loại bỏ các Ion chì và thuốc nhuộm hữu cơ trong quá trình tạo ra các tấm Graphene.

Những tính chất đặc biệt của Granphene đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu làm việc cùng với Qunwei Tang tận dụng các điện cực của loại vật liệu này để từ đó đảm bảo cho việc pin mặt trời có thể sản xuất ra điện dưới trời mưa. Trong nước mưa có chứa các loại muối mà có thể phân tách thành các Ion âm và Ion dương. Các Ion tích điện dương bao gồm Natri, Canxi, Anomi sẽ bám vào bề mặt Graphene khi trời mưa. Khi nước mưa đọng trên bề mặt tấm Graphene, nước mưa đó sẽ trở nên giàu các Ion dương và các electron sẽ di chuyển liên tục. Điều này sẽ tạo ra cùng lúc hai lớp màng được tạo bởi các Electron và các Ion dương . Những đặc tính khác biệt của loại “siêu vật liệu Graphene” này đã giúp chúng trở thành một loại vật liệu siêu hiệu quả trong việc tạo ra điện áp cũng như đảm bảo cho các khối pin mặt trời có thể hoạt động bình thường dưới trời mưa.

Minh Thúy (Theo Science Daily)