Các nhà nghiên cứu Đại học bang Ohio (OSU) tại Hoa Kì báo cáo rằng họ đã thành công trong việc kết hợp một pin giá rẻ lưu trữ năng lượng và một tế bào năng lượng mặt trời tạo thành một thiết bị lai, có thể giảm chi phí sản xuất năng lượng tái tạo xuống 25%. Thiết kế pin mới tiếp nối thành công của pin không khí hiệu suất cao dựa trên phản ứng hóa học Kali với Oxy đã được GS. Wu và nghiên cứu sinh Xiaodi Ren phát triển trước đó.

Trong nghiên cứu mới này, các nhà khoa học kết hợp một panel năng lượng mặt trời với một pin tương tự như KAir. Điều thách thức đó là tế bào năng lượng mặt trời thông thường được làm bằng các tấm bán dẫn dạng rắn ngăn không khí xâm nhập vào pin. Do đó, nghiên cứu sinh Mingzhe Yu đã thiết kế một panel năng lượng mặt trời dạng lưới (được phủ kim loại titan), cho phép không khí đi qua tự do trong khi các thanh hấp thụ ánh sáng mặt trời. Đồng thời thiết kế lai này chỉ sử dụng 3 điện cực so với 4 điện cực thông thường khi kết nối tế bào năng lượng mặt trời với pin .

Panel năng lượng mặt trời dạng lưới tạo thành điện cực đầu tiên, phía dưới các nhà nghiên cứu đặt một tấm cacbon cấu trúc tổ ong mỏng (điện cực thứ hai) và một tấm lithium (điện cực thứ ba). Giữa các điện cực là chất điện phân đóng vai trò vận chuyển điện tử qua lại.

Trong quá trình sạc, ánh sáng chiếu vào lưới panel năng lượng mặt trời và tạo ra electron. Bên trong pin, các electron tham gia vào quá trình phân hủy lithium peroxide (Li2O2) thành các ion Lithium và Oxy. Sau đó, Oxy bị giải phóng vào không khí, còn các ion lithium được lưu trữ trong pin.

Trong quá trình phóng, Oxy từ không khí được sử dụng để tái tạo Li2O2. Một lượng Iốt trong chất điện phân đóng vai trò vận chuyển điện tử qua lại giữa các điện cực pin và lưới năng lượng mặt trời. Việc sử dụng các chất phụ gia cũng giúp cải thiện hiệu suất và hiệu quả của pin, nhóm nghiên cứu cho biết.

Lưới pin thuộc lớp thiết bị được gọi là tế bào năng lượng mặt trời cảm ứng chất màu, bởi vì các nhà nghiên cứu sử dụng một loại thuốc nhuộm màu đỏ để điều chỉnh bước sóng ánh sáng chiếu tới.

Dựa trên các bài kiểm tra hiện tại, GS. Wu cho biết tuổi thọ pin năng lượng mặt trời ngang bằng với pin sạc đã có trên thị trường. Bộ Năng lượng Mỹ đã tài trợ cho dự án này, và các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu nâng cao hiệu suất pin mặt trời bằng vật liệu mới.

Nguồn Osu.