Đột phá pin mặt trời dưới đáy biển: Hoạt động ở độ sâu 10 mét, bền tới 5,5 năm

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Vân Nam và Trường Sau đại học Liên hiệp Tây Nam (Trung Quốc) đã chứng minh tính khả thi của pin quang điện dưới nước ở độ sâu 10 mét tại khu vực Biển Đông. Thành tựu này phá vỡ giới hạn thử nghiệm dưới 2 mét ở nước cạn trước đây, mở ra triển vọng cung cấp năng lượng liên tục với tuổi thọ ước tính lên tới 5,5 năm cho các hệ thống biển xa bờ.

Hình ảnh minh họa về cell pin mặt trời.

Công bố trên tạp chí khoa học Joule, nhóm tác giả do ông Wen-Hua Zhang dẫn đầu đã thiết kế loại pin mặt trời có độ rộng vùng cấm lớn (wide-bandgap). Cấu trúc này tối ưu hóa việc thu nhận các bước sóng ánh sáng từ dải xanh lam đến cam – vùng quang phổ xuyên thấu tốt nhất qua nước biển – giúp khắc phục tình trạng sụt giảm hiệu suất nặng nề mà các tấm pin silicon truyền thống gặp phải khi ngập nước.

Trong thử nghiệm thực tế ở độ sâu 10 mét, mô-đun kích thước lớn đã tạo ra 324 mWh điện chỉ trong vòng 2 giờ, đủ năng lượng để sạc lại pin lithium-ion tiêu chuẩn. Các mẫu thử nghiệm cũng thể hiện độ bền vượt trội khi duy trì khoảng 96% hiệu suất sau 300 ngày lưu trữ và gần như không suy giảm hiệu năng sau 1.160 giờ ngâm thử nghiệm mô phỏng ngoài khơi quần đảo Vi Châu.

Dù đã mở rộng thành công từ quy mô phòng thí nghiệm sang các mô-đun lớn, việc ứng dụng đại trà công nghệ này vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức lớn. Thiết bị cần duy trì độ trong suốt quang học song hành cùng khả năng chống chịu áp suất cao, nguy cơ thấm nước và sự ăn mòn khắc nghiệt từ muối biển trong thời gian dài.

Sơ đồ cấu tạo của pin mặt trời perovskite ngâm trong nước dùng cho ứng dụng dưới nước.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiến hành thử nghiệm ở các tầng nước sâu hơn để thăm dò giới hạn công nghệ, đồng thời xây dựng quy chuẩn kiểm định chuẩn hóa cho pin quang điện dưới nước nhằm thay thế hoàn toàn các hệ thống dây cáp nối tốn kém và việc thay pin định kỳ.