Theo các tác giả, tế bào quang điện mới có thể cung cấp năng lượng cho các ứng dụng Internet vạn vật (IoT), thiết bị theo dõi thể dục, đồng hồ thông minh, tai nghe. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí quốc tế Solar Energy Materials and Solar Cells.

Tế bào quang điện Perovkskite trong phòng thí nghiệm của NUST MISIS

Theo các nhà khoa học, thị trường thiết bị không dây và cảm biến cho IoT đang phát triển nhanh chóng và đòi hỏi các nguồn năng lượng độc lập với mức tiêu thụ điện năng thấp và công suất khoảng một microwatt. Một trong những giải pháp cho loại hình này là pin quang điện nhỏ gọn dựa trên việc sử dụng Perovskite, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ ngay cả khi được sạc từ đèn điện chiếu sáng trong nhà.

Perovskite là khoáng vật có cấu trúc tinh thể với một số đặc tính độc đáo được sử dụng tích cực trong lĩnh vực năng lượng. Hiệu suất của pin mặt trời perovskite là khoảng 25%, tương đương với chất bán dẫn, nhưng, pin mặt trời perovskite dễ sản xuất hơn nhiều.

Pin thế hệ mới dựa trên tế bào quang perovskite có kiến trúc phẳng yêu cầu cường độ ánh sáng thấp nhất. Tuy nhiên, theo các nhà khoa học của NUST MISIS, chúng có một số nhược điểm là chi phí sản xuất khá cao, có sự tổn thất năng lượng khá lớn và giảm công suất tối đa trong quá trình hoạt động liên tục.

Một nhóm các nhà khoa học trẻ từ Phòng thí nghiệm Năng lượng mặt trời tiên tiến thuộc NUST MISIS đã thiết kế pin mặt trời phẳng có sử dụng các hạt nano oxit niken với cấu trúc ban đầu giúp đơn giản hóa công nghệ sản xuất và giảm thiểu đáng kể thất thoát năng lượng.

"Các tấm phẳng, giống như chiếc bánh sandwich, bao gồm ba lớp, chất bán dẫn để truyền điện tích âm, perovskite, chất bán dẫn để truyền điện tích dương. Chúng tôi đã thay đổi loại chất dẫn điện và lần đầu tiên sử dụng niken oxit để truyền điện tích dương. Kết quả là mật độ công suất thu được là 28,4 μW/cm2 ở 400 lux, tức là độ chiếu sáng văn phòng tiêu chuẩn, cao hơn ít nhất hai lần rưỡi so với các pin sử dụng silicon”, Tatyana Komaricheva, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng mặt trời tiên tiến thuộc NUST MISIS cho biết.

Công suất này là đủ không chỉ cho các cảm biến nhỏ mà còn cho tai nghe hoặc bàn phím không dây, các nhà khoa học lưu ý. Các pin mặt trời loại này có thể dễ dàng được thu nhỏ hơn mười lần mà không làm giảm hiệu suất, điều này cho thấy độ tin cậy của cấu trúc mới.

Các tác giả của nghiên cứu cho biết, ngoài các thiết bị IoT, các pin mới có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho thẻ ngân hàng thông minh, bảng điều khiển, thiết bị gia dụng, chuột máy tính và bàn phím, và thiết bị đeo thông minh khác.