Lớp phủ siêu mỏng giúp tấm pin mặt trời tự làm sạch

Các tấm pin mặt trời không thể hoạt động hiệu quả nếu bám đầy bụi bẩn, nhưng việc vệ sinh chúng thường xuyên rất mất thời gian. Giờ đây, các kỹ sư ở Đức đã tạo ra một lớp phủ siêu mỏng cho các tấm pin mặt trời và các bề mặt khác tự làm sạch.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất và đang phát triển nhanh. Tuy nhiên, việc cử ai đó cầm chổi quét sạch hàng triệu tấm pin mặt trời trong mỗi công viên là điều không khả thi. Do vậy, lý tưởng nhất là làm sao để các tấm pin tự làm sạch và giờ đây các nhà nghiên cứu tại Viện Fraunhofer ở Đức đã đạt được những bước tiến nhất định theo hướng đó.

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra lớp phủ làm thay đổi phản ứng của nó trời với nước tùy thuộc vào thời điểm trong ngày, cho phép loại bỏ bụi bẩn tích tụ khá nhanh. Thành phần chính là oxit titan và ở trạng thái bình thường, lớp phủ đẩy nước, tạo thành những giọt dễ lăn tròn. Tuy nhiên, khi oxit titan tiếp xúc với tia UV, nó sẽ thay đổi trạng thái trở nên có tính hút nước cao, giữ cho bề mặt ẩm ướt nhờ một lớp nước mỏng.

Trên thực tế, điều này tạo nên một lớp phủ tự làm sạch. Bụi bẩn tích tụ vào ban ngày không thể bám vào bề mặt do bị lớp nước mỏng giữ lại, sau đó vào ban đêm, nước đọng lại thành giọt dễ dàng lăn tròn và cuốn theo bụi bẩn. Ngoài ra, khi oxit titan được kích hoạt bằng tia UV, nó sẽ phá hủy các phân tử hữu cơ, khử trùng bề mặt một cách hiệu quả.

Ý tưởng chung đã được triển khai trên kính tự làm sạch trước đây, nhưng thường liên quan đến cơ chế đẩy nước hoặc hút nước, mà không phải cả hai. Tuy nhiên, lớp phủ mới của nhóm nghiên cứu được thiết kế để sản xuất hàng loạt theo kiểu cuộn và có thể được áp dụng cho pin mặt trời, cửa sổ và các bề mặt khác hiện có.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một nhà máy thí điểm để sản xuất các cuộn kính mỏng rộng 30 cm, dài 20 m và chỉ dày 100 micromet với lớp phủ oxit titan dày tới 150 nanomet. Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng vẫn còn nhiều hạn chế cần khắc phục. Cụ thế, kính mỏng vẫn rất dễ vỡ và dễ bị tác động bởi nhiệt độ. Nhóm nghiên cứu sẽ tập trung cải tiến bằng cách nghiên cứu khả năng sử dụng màng polime thay thế.

Nghiên cứu sẽ được trình bày tại Hội chợ thương mại hàng đầu thế giới về kiến trúc, vật liệu và hệ thống (BAU) ở Munich, Đức vào tháng 4 năm nay.