Một bước đột phá trong công nghệ pin mặt trời vừa được công bố tại Nhật Bản khi nguyên mẫu thiết bị có thể điều khiển dòng điện sinh ra nhờ tác động của từ trường ngoài. Thay vì sử dụng tiếp giáp p–n truyền thống, pin mới tận dụng hiệu ứng quang điện khối trong cấu trúc dạng “xếp chồng” giữa hai vật liệu: lớp bán dẫn hai chiều MoS₂ và lớp vật liệu từ tính CrPS₄.
Dưới điều kiện ánh sáng bình thường, pin vận hành như một tế bào quang điện khối, chuyển hóa ánh sáng thành điện năng. Khi một trường từ tính được áp đặt lên bề mặt pin—chẳng hạn bằng cách đặt một nam châm hoặc cuộn dây phát từ trường gần thiết bị—dòng điện lập tức thay đổi về cường độ, có thể tăng lên, giảm xuống hoặc hoàn toàn tắt.
Tính năng này cho phép điều chỉnh công suất phát điện trong thời gian thực mà không cần dùng thêm linh kiện điều khiển như diode hay transistor.
Quy trình chế tạo bao gồm bước tách các lá MoS₂ và CrPS₄ từ khối tinh thể bằng phương pháp cơ học, sau đó sử dụng kỹ thuật chuyển khô để ghép chính xác hai lớp theo cấu trúc van der Waals. Thiết bị sau khi hoàn thiện được chiếu sáng và đo đặc tính điện dưới nhiều cường độ từ trường khác nhau.
Kết quả cho thấy không chỉ hiệu suất chuyển đổi ánh sáng cao hơn giới hạn cân bằng của pin silicon truyền thống, mà còn chứng minh dòng điện có thể được kiểm soát linh hoạt chỉ bằng thay đổi từ trường.
Ưu điểm nổi bật của công nghệ này là tính đơn giản và linh hoạt trong thiết kế. Không cần mạch điều khiển phức tạp, các tấm pin có thể mỏng nhẹ, dễ uốn cong để dán lên bề mặt kính, mái nhà hay thậm chí là vỏ thiết bị di động.
Ứng dụng tiềm năng bao gồm cảm biến tự cấp nguồn, làm gỗ năng lượng, cửa kính thông minh tự điều chỉnh công suất và nhiều thiết bị Internet of Things cần pin siêu mỏng.
Công nghệ điều khiển dòng điện qua từ trường cũng hứa hẹn cải thiện hiệu suất trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc phân mảnh. Kết hợp hiệu ứng quang điện khối với khả năng tùy biến theo từ trường mở ra cơ hội vượt qua giới hạn hiệu suất của các tế bào quang điện hiện tại.
Hiện nguyên mẫu vẫn đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm, nhưng tiềm năng ứng dụng đã thu hút sự quan tâm từ nhiều viện nghiên cứu và doanh nghiệp quốc tế. Những thí nghiệm tiếp theo sẽ tập trung tối ưu hóa vật liệu, mở rộng dải nhiệt độ và từ trường vận hành, hướng tới sản xuất quy mô lớn trong 5–10 năm tới.
Tại Việt Nam, nơi công suất điện mặt trời đang được mở rộng nhanh chóng, công nghệ này có thể mang lại lợi ích thiết thực. Các tấm pin điều khiển từ trường dễ tích hợp vào mái nhà, cửa kính hay trạm sạc di động. Khi lưới điện phân tán (smart grid) cần cân bằng công suất, pin có thể tự ngắt khi nguồn thặng dư hoặc tăng công suất bù tải khi cần. Điều này giúp giảm tổn thất truyền tải và nâng cao tính ổn định của hệ thống.
Không chỉ dừng lại ở ứng dụng dân dụng, pin điều khiển từ trường còn phù hợp cho các dự án năng lượng phục vụ nghiên cứu, cảm biến môi trường hay drone tự hành cần nguồn điện điều chỉnh linh hoạt. Tính năng bật/tắt dòng điện ngay lập tức bằng từ trường hứa hẹn tạo ra thế hệ “siêu pin” thông minh, phù hợp với xu hướng xanh hóa và số hóa toàn cầu.
Khi thương mại hóa, công nghệ pin mặt trời điều khiển từ trường sẽ đánh dấu một bước ngoặt trong ngành năng lượng tái tạo: từ chiếc tấm pin thụ động chuyển sang thiết bị năng lượng “chủ động” tương tác với môi trường. Đó là tiền đề cho đô thị thông minh, tòa nhà tự điều chỉnh năng lượng và hàng loạt ứng dụng tương lai, góp phần xây dựng hệ sinh thái năng lượng bền vững.
Nguồn: https://khoahocdoisong.vn/nhat-ban-phat-trien-pin-nang-luong-mat-troi-nhan-dien-tu-truong-post1551512.html
Bình luận (0)