Sơn năng lương mặt trời, chất liệu có thể biến bất kỳ công trình nào từ nhà ở, trường học đến nhà kho hay nhà máy, thành một nguồn phát điện sạch chỉ bằng cách sơn lên tường. Những điều như khoa học viễn tưởng đó đang được các nhà khoa học từng bước biến thành hiện thực, với các giải pháp quang điện linh hoạt tiên tiến đang làm thay đổi hoàn toàn cách con người khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời.
Sơn năng lượng mặt trời là gì?
Sơn năng lượng mặt trời không phải là sản phẩm đơn lẻ, mà là tập hợp các công nghệ mới nổi có khả năng chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng khi được sử dụng như sơn bình thường. Thay vì cần đến các tấm pin cứng nặng, loại sơn này về lý thuyết có thể được lăn hoặc phun lên bất kỳ bề mặt nào, cong, gồ ghề, thẳng đứng hoặc di động, và tạo ra điện.
Hiện tại, có ba loại sơn năng lượng mặt trời đang được nghiên cứu và thử nghiệm:
Thứ nhất, sơn năng lượng mặt trời chiết xuất hydro. Được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học RMIT (Australia), loại sơn này hấp thụ độ ẩm từ không khí và dùng ánh sáng mặt trời để phân tách phân tử nước thành hydro và oxy. Khí hydro sau đó có thể được lưu trữ và sử dụng làm nhiên liệu sạch.
Thành phần chính là molypden sunfua tổng hợp, hoạt động giống như gel hút ẩm silica, kết hợp với titan dioxit, chất đã có trong nhiều loại sơn truyền thống. Kết quả cho ra loại sơn có thể hoạt động hiệu quả tại các vùng có độ ẩm cao, tạo ra nhiên liệu hydro trực tiếp từ không khí.
“Bất kỳ nơi nào có hơi nước trong không khí đều có thể tạo ra nhiên liệu”, Tiến sĩ Torben Daeneke, trưởng nhóm nghiên cứu tại RMIT, cho hay.
Thứ hai, sơn quang điện chấm lượng tử. Tại Đại học Toronto (Canada), các nhà khoa học phát triển chấm lượng tử dạng keo, những chất bán dẫn siêu nhỏ có thể chuyển ánh sáng thành điện. Các chấm lượng tử này có thể được sơn hoặc in lên nhiều loại bề mặt.
Điều đáng chú ý ở công nghệ này là chi phí thấp và khả năng tùy chỉnh cao, với các chấm lượng tử rẻ tiền và có thể điều chỉnh khả năng hấp thụ ánh sáng chỉ bằng cách thay đổi kích thước. Các nhà nghiên cứu tin rằng hiệu suất của chúng có thể vượt hơn 10% so với pin mặt trời truyền thống.
Thứ ba, tế bào năng lượng mặt trời perovskite dạng phun. Perovskite là nhóm vật liệu cách mạng hóa ngành năng lượng mặt trời trong thập kỷ qua. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Sheffield (Anh) là những người đầu tiên những người đầu tiên phát triển pin mặt trời perovskite dạng phun, có thể được áp dụng trên kính, nhựa hoặc kim loại, lý tưởng cho cửa sổ, ban công hoặc các bề mặt không bằng phẳng.
Công nghệ này vẫn đang được hoàn thiện để tăng độ bền và khả năng chống thời tiết, nhưng đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc biến toàn bộ cấu trúc công trình thành hệ thống thu năng lượng mặt trời.
Solarpaint, startup đến từ Israel, là một trong những cái tên hứa hẹn nhất trong lĩnh vực quang điện linh hoạt. Khác với các tấm pin truyền thống cần khung đỡ nặng và lắp đặt phức tạp, Solarpaint cung cấp các lớp màng quang điện mỏng, nhẹ, có thể uốn cong, dễ dàng phủ lên nhiều bề mặt như mái nhà, mái hiên hay tường.
Mục tiêu của công ty là dân chủ hóa năng lượng mặt trời, biến nó thành thứ dễ tiếp cận, thẩm mỹ và tiết kiệm hơn, tận dụng chính những bề mặt vốn đã có sẵn.
Solarpaint hiện đang hợp tác với Lippert Components, một công ty sản xuất xe dã ngoại (RV) và phụ kiện tại bang Indiana, Mỹ, để phát triển mái che năng lượng mặt trời dạng cuộn, phù hợp với RV, ban công dân cư hoặc tàu thuyền. Dự án này là một phần trong sáng kiến do BIRD Energy tài trợ, chương trình hợp tác giữa Bộ Năng lượng Mỹ và Bộ Năng lượng Israel nhằm hỗ trợ các dự án năng lượng sạch song phương.
Ứng dụng tiềm năng
Những ứng dụng tiềm năng của sơn năng lượng mặt trời đang dần hiện hữu trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tại các đô thị, ngay cả những mái nhà không đủ khả năng chịu lực để lắp đặt tấm pin truyền thống cũng có thể được phủ sơn tạo điện, giúp tận dụng không gian vốn bị bỏ ngỏ.
Trong kiến trúc hiện đại, các mặt tiền hay bề mặt cong phức tạp giờ đây có thể tham gia vào quá trình tạo năng lượng mà không làm gián đoạn thiết kế tổng thể.
Ở những khu vực hẻo lánh, nơi thiếu hạ tầng điện, các căn nhà hoặc chòi nghỉ dưỡng có thể tự chủ về năng lượng mà không cần đầu tư lớn vào hệ thống điện lưới.
Không chỉ dừng lại ở các công trình cố định, sơn năng lượng còn mở ra triển vọng cho các phương tiện di động như xe hơi, nhà di động hay tàu thuyền, khi lớp sơn đặc biệt này có thể tự sạc cho các thiết bị bên trong.
Trong nông nghiệp, các trang trại và nhà kính cũng có thể tận dụng lớp phủ tạo điện này để vận hành hệ thống tưới tiêu, cảm biến hay làm lạnh, góp phần xây dựng nền nông nghiệp thông minh và bền vững hơn.
