Hiện nay việc tận dụng không gian kiến trúc để hấp thu năng lượng mặt trời, tạo nguồn năng lượng sạch chưa được chủ đầu tư các tòa nhà cao tầng quan tâm.
Vì vậy, đề tài “Các giải pháp tăng cường độ bền và hiệu năng hoạt động của pin quang điện hóa sử dụng chất màu nhạy quang” của TS Nguyễn Tuyết Phương (Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học Tư nhiên - Đại học Quốc gia TPHCM) và cộng sự hy vọng sẽ góp phần “xanh” hóa được những tòa nhà bê tông cốt thép ở đô thị.
Pin quang điện hóa sử dụng chất màu nhạy quang, hay còn gọi pin mặt trời chất màu nhạy quang (dye-sensitized solar cells) là loại pin mới, được xếp vào nhóm thế hệ thứ 3 sau pin silicon, pin màng mỏng vô cơ. Pin này có ưu điểm dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả hoạt động cao (trên 40%) trong điều kiện ánh sáng yếu nên phù hợp các ứng dụng trong nhà.
Nói về quá trình và cơ duyên nghiên cứu đề tài này, TS Nguyễn Tuyết Phương cho rằng các kết quả nghiên cứu trong thời gian học tập, công tác ở tại Đan Mạch đã giúp giải thích được vai trò của từng chất trong pin và độ bền của pin để tiếp tục phát triển, tối ưu thành phần dung dịch điện ly; sử dụng các chất phụ gia mới để tăng độ bền của pin. “Kết quả cho thấy độ bền của pin được cải thiện đáng kể từ 60% tăng lên 90%. Hơn thế nữa, nghiên cứu đã tiếp tục phát triển những hệ điện ly mới dễ tổng hợp, giá thành thấp, thân thiện với môi trường và cải thiện tốt độ bền của pin”, TS Nguyễn Tuyết Phương khẳng định.
Để tăng hiệu năng hoạt động của pin, TS Phương đã phát triển phương pháp biến tính bề mặt điện cực của pin bằng các phương pháp hóa học, điện hóa. Phương pháp điện hóa còn cho phép đánh giá hiệu quả của quá trình biến tính điện cực, giúp xác định một cách gián tiếp những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hoạt động của pin do biến tính bề mặt gây ra, để từ đó sử dụng phương pháp biến tính phù hợp.
Pin có thể uốn dẻo, nhiều màu sắc
Nghiên cứu của TS Nguyễn Tuyết Phương tập trung vào 2 yếu tố: độ bền và hiệu năng hoạt động của pin quang điện hóa sử dụng chất màu nhạy quang phức chất Ruthenium để góp phần đẩy nhanh quá trình thương mại hóa loại pin này. Điểm đặc biệt là giúp các doanh nghiệp có thể sản xuất ra những “tấm dán” pin mặt trời có thể uốn dẻo, bẻ cong, nhiều màu sắc… để sử dụng làm cửa kính cho các tòa nhà cao tầng, vừa đáp ứng thẩm mỹ về mặt kiến trúc vừa chuyển hóa quang năng thành điện năng.
36 tuổi đời, ngoài những giờ trên giảng đường, hàng tuần, tiến sĩ Phương vẫn trao đổi làm việc với các giáo sư nước ngoài và được các thầy gửi hóa chất, tặng trang thiết bị để nghiên cứu và giảng dạy. Đặc biệt là với GS Torben Lund (Trường Roskilde, Đan Mạch) đã hỗ trợ, khuyến khích để ngày nay TS Phương là một trong số ít chuyên gia về lĩnh vực pin mặt trời của Việt Nam.
Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu cơ bản mà các nhà khoa học như TS Phương đang gặp khi triển khai vào thực tiễn còn hạn chế. Sở dĩ có điều đó là do các nghiên cứu ứng dụng cần phải có sự phối hợp liên ngành và đa ngành; trong khi nghiên cứu của các nhà khoa học tập trung vào chuyên môn sâu và chuyên ngành hẹp.
Mặt khác thị trường khoa học công nghệ hiện nay mới được hình thành, cơ chế chính sách và thông tin khoa học chưa hoàn thiện, còn thiếu kết nối giữa nhà khoa học và doanh nghiệp; nhiều sản phẩm nghiên cứu hữu ích, có giá trị thực tiễn cao nhưng không thể có địa chỉ chuyển giao. Trong khi các doanh nghiệp cần sản phẩm lại đi tìm kiếm, thậm chí phải mua của nước ngoài với giá cao. Từ đó, gây lãng phí cả tiền bạc, thời gian và chất xám của nguồn lực trong nước.
Tạm gác lại những bất cập, TS Phương chia sẻ: “Được truyền đạt những kiến thức, mở ra hướng nghiên cứu nguồn năng lượng từ pin mặt trời cho các bạn sinh viên trẻ đeo đuổi đam mê đã là hạnh phúc. Và đến lúc này, tôi hài lòng với những gì mình đang có”.
