Thử nghiệm pin mặt trời dưới nước ở độ sâu 2, 6 và 10 m

Robot lặn điều khiển từ xa mang các tấm pin perovskite rộng 115 cm² xuống độ sâu 2, 6 và 10 m ở vùng biển gần đảo Vi Châu, thuộc Quảng Tây, Trung Quốc (theo ScienceAlert). Sau 2 giờ nhận ánh sáng, điện nạp vào pin lithium-ion lần lượt là 1.416 mWh, 752 mWh và 324 mWh (theo Tiền Phong), đủ thắp sáng một bảng đèn LED.

Theo GS Zhang, các công trình trước đây về pin mặt trời dưới nước chỉ thử ở độ sâu từ 2 m trở xuống (theo Cell Press). Nhóm sẽ thử sâu hơn để tìm giới hạn hoạt động và xây dựng quy trình thử nghiệm chuẩn.

Biểu đồ điện năng pin mặt trời dưới nước thu được sau 2 giờ ở độ sâu 2, 6 và 10 m
Điện năng các tấm pin perovskite 115 cm² nạp vào pin lithium-ion sau 2 giờ ở từng độ sâu, thử gần đảo Vi Châu. Nguồn: Ma và cộng sự, Joule 2026, qua ScienceAlert và Tiền Phong. Biểu đồ do LTA vẽ từ số liệu nguồn.

Vì sao nhóm chọn perovskite thay cho silicon

Nước hấp thụ mạnh ánh sáng có bước sóng từ 630 nm trở lên, tức vùng đỏ và hồng ngoại mà pin trên cạn dùng nhiều (theo Physics World). Qua 5–10 m nước biển, chủ yếu chỉ còn ánh sáng xanh lam, xanh lục (400–600 nm), nên tấm silicon hay CdTe thông thường không hợp để làm pin mặt trời dưới nước.

Nhóm dùng perovskite halide chì có vùng cấm khoảng 1,96 eV để hấp thụ đúng dải ánh sáng xanh này, thêm phụ gia PHMG để giảm khuyết tật và giữ mạng tinh thể ổn định (theo pv magazine). Mô-đun được bọc nhiều lớp polyisobutylene, kính và nhựa epoxy để chịu áp lực nước và nước mặn.

Hiệu suất 34,71% của pin mặt trời dưới nước nghĩa là gì

Trong phòng thí nghiệm, nhóm dùng bộ lọc quang học tạo ánh sáng giống ở độ sâu 10 m. Dưới ánh sáng đó, một tế bào nhỏ 0,0895 cm² chuyển được 34,71% năng lượng ánh sáng chiếu tới thành điện; cùng loại tế bào dưới nắng chuẩn trên cạn chỉ đạt khoảng 17% (16,79% ở phép đo có chứng nhận) (theo Physics World). Mô-đun rộng 28,79 cm² đạt 29,40% dưới ánh sáng 10 m (theo Tiền Phong).

Hiệu suất dưới ánh sáng 10 m cao gần gấp đôi dưới nắng chuẩn là đúng, nhưng con số này chỉ tính trên lượng ánh sáng tới được mặt pin, và ở độ sâu 10 m chỉ còn một phần nhỏ ánh nắng xuyên tới. Điện thu được vì thế rất ít: 324 mWh sau 2 giờ, tức công suất trung bình khoảng 0,16 W, chưa bằng một phần tư lượng điện ở độ sâu 2 m. Con số 34,71% không có nghĩa pin mặt trời dưới nước phát điện nhiều gấp đôi pin trên cạn.

Độ bền 5,5 năm là con số dự báo

Mốc 5,5 năm đến từ phép thử lão hóa nhanh ở nhiệt độ cao. Theo tính toán, pin cần khoảng 48.094 giờ (5,49 năm) chạy liên tục ở 25°C, trong điều kiện mô phỏng độ sâu 10 m, để hiệu suất còn 80% (theo Physics World). Đây là số dự báo, chưa phải thời gian pin đã hoạt động thật ngoài biển.

Theo Cell Press, trong phòng thí nghiệm pin gần như không suy giảm sau 1.160 giờ dưới ánh sáng mô phỏng độ sâu 10 m và còn khoảng 96% hiệu suất sau 300 ngày cất trong hộp găng chứa nitơ; phép đo khối phổ ghi lượng chì rò ra nước không đáng kể (theo Physics World). GS Zhang cho biết sinh vật biển bám lên mặt pin là thách thức lớn khi dùng pin mặt trời dưới nước lâu dài.

Pin mặt trời dưới nước dùng cho thiết bị gì

Nhóm nhắm tới nguồn điện tại chỗ cho cảm biến, camera, thiết bị liên lạc đặt dưới biển xa bờ và việc giám sát nuôi trồng thủy sản (theo Cell Press). Robot lặn hiện phải kéo cáp điện từ mặt nước hoặc dùng pin cần sạc, thay định kỳ (theo Optics & Photonics News).

Nghiên cứu này dành cho thiết bị dưới biển, không liên quan tới điện mặt trời mái nhà. Về tấm pin dùng cho nhà ở, xem bài tấm pin năng lượng mặt trời. LTA cung cấp và lắp mọi loại hệ điện mặt trời, khảo sát miễn phí trên toàn quốc; gọi hoặc nhắn Zalo 0981.014.340.

Nguồn tin:

Bạn muốn lắp điện mặt trời cho nhà mình?

Gọi 0981.014.340 hoặc nhắn Zalo cùng số, gửi kèm ảnh hóa đơn điện và ảnh mái để LTA tính công suất và hẹn khảo sát miễn phí.

Gọi 0981.014.340 Nhắn Zalo

Câu hỏi thường gặp về pin mặt trời dưới nước

Pin mặt trời dưới nước hoạt động ở độ sâu bao nhiêu?

Trong thử nghiệm gần đảo Vi Châu, pin mặt trời dưới nước của Đại học Vân Nam nạp điện cho pin lithium-ion ở độ sâu 2, 6 và 10 m. Ở 10 m, các tấm pin thu 324 mWh sau 2 giờ. Nhóm dự định thử sâu hơn để tìm giới hạn.

Hiệu suất 34,71% có nghĩa pin mặt trời dưới nước phát điện nhiều hơn trên cạn?

Không. 34,71% là tỷ lệ chuyển đổi phần ánh sáng yếu còn lại ở độ sâu 10 m, đo trong phòng thí nghiệm. Lượng điện thực tế ở 10 m chỉ 324 mWh sau 2 giờ cho 115 cm² tấm pin, tức trung bình khoảng 0,16 W.