Phát minh khoa học mới: Khi mái ngói tự sản xuất điện

Trung quốc phát minh tiêu chuẩn tần số kép trong đồng hồ nguyên tử

TV Micro RGB của Samsung được vinh danh là 'Phát minh của năm'

Cuộc gọi điện thoại đầu tiên năm 1876 mở đường cho mạng lưới vệ tinh toàn cầu như thế nào

Kết quả của nghiên cứu “mái ngói tự sản xuất điện” đã mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng, đồng thời thúc đẩy quá trình tích hợp năng lượng sạch vào hạ tầng đô thị mà không làm gia tăng áp lực lên quỹ đất và cảnh quan.

Mái ngói lợp nhà có thể sản xuất ra điện năng

Theo thông tin từ Tổ chức Nghiên cứu Ứng dụng Khoa học Hà Lan (TNO), các nhà khoa học đã tích hợp thành công mô-đun quang điện perovskite dạng màng dẻo vào cấu trúc ngói lợp composite có hình dạng cong. Đây là lần đầu tiên một sản phẩm ngói lợp vừa đảm bảo chức năng che phủ, vừa có thể trực tiếp tạo ra điện năng từ ánh sáng mặt trời.

Các thử nghiệm cho thấy mô-đun pin riêng lẻ đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng tối đa 13,8%. Khi được uốn cong và lắp đặt trên bề mặt ngói, hiệu suất vẫn duy trì ở mức 12,4%. Kết quả này chứng minh việc thay đổi hình dạng vật lý không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hoạt động của vật liệu, qua đó khẳng định tính khả thi trong ứng dụng thực tế.

Phát minh mái ngói tự sản xuất điện

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, điểm nổi bật của công nghệ nằm ở khả năng linh hoạt của vật liệu perovskite. Khác với các tấm pin mặt trời truyền thống thường cứng và phẳng, mô-đun perovskite có thể uốn cong, thích ứng với nhiều thiết kế kiến trúc khác nhau. Điều này giúp mở rộng phạm vi ứng dụng, đặc biệt trong các công trình đô thị có yêu cầu cao về thẩm mỹ.

Quá trình phát triển công nghệ được triển khai theo lộ trình rõ ràng. Nhóm nghiên cứu bắt đầu từ các tế bào quang điện quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, sau đó mở rộng thành các mô-đun linh hoạt kích thước 10 x 10 cm. Giai đoạn cuối cùng là tích hợp vào sản phẩm ngói lợp hoàn chỉnh có thể sử dụng trong thực tế. Việc hoàn thiện toàn bộ chuỗi phát triển cho thấy công nghệ đã sẵn sàng bước vào giai đoạn thương mại hóa.

Dự án được thực hiện với sự hợp tác của nhiều đối tác trong và ngoài châu Âu, trong đó có doanh nghiệp ASAT BV. Sự phối hợp này giúp kết nối các khâu từ nghiên cứu vật liệu, phát triển công nghệ đến thử nghiệm và sản xuất, qua đó rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Tác động của nghiên cứu đến ngành xây dựng toàn cầu

TNO nhấn mạnh, giải pháp này cho phép các mái nhà và công trình xây dựng trở thành nguồn phát điện tại chỗ, góp phần giảm phụ thuộc vào hệ thống điện tập trung. Việc tận dụng trực tiếp bề mặt mái nhà để sản xuất điện cũng giúp tối ưu hóa không gian, tránh xung đột với nhu cầu sử dụng đất cho các mục đích khác.

Không chỉ dừng lại ở khía cạnh kỹ thuật, công nghệ ngói lợp phát điện còn mang lại lợi ích kinh tế. Các nhà nghiên cứu cho biết quy trình sản xuất vật liệu perovskite có chi phí thấp hơn so với silicon truyền thống, đồng thời phù hợp với dây chuyền sản xuất quy mô lớn. Điều này tạo điều kiện để giảm giá thành sản phẩm, từ đó thúc đẩy khả năng phổ cập năng lượng sạch trong đời sống.

Các chuyên gia nhận định, việc tích hợp năng lượng mặt trời vào vật liệu xây dựng là xu hướng tất yếu trong bối cảnh đô thị hóa nhanh và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Thay vì lắp đặt các hệ thống pin riêng lẻ, việc “biến” chính các cấu kiện công trình thành nguồn phát điện sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm chi phí đầu tư hạ tầng.

Sự ra đời của phát minh mái ngói tự sản xuất điện có thể làm thay đổi ngành xây dựng toàn cầu

Tuy nhiên, để công nghệ này được triển khai rộng rãi, vẫn cần tiếp tục cải thiện một số yếu tố như tuổi thọ, độ bền và khả năng hoạt động ổn định trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau. TNO cho biết đang tiếp tục nghiên cứu nhằm nâng cao độ tin cậy của sản phẩm, đồng thời tối ưu hóa quy trình sản xuất để đáp ứng nhu cầu thị trường.

Đáng chú ý, vào tháng 3 vừa qua, tổ chức này đã thành lập một doanh nghiệp tách ra nhằm thúc đẩy thương mại hóa công nghệ ngói lợp phát điện. Động thái này cho thấy quyết tâm đưa sản phẩm ra thị trường trong thời gian sớm nhất, đồng thời tạo nền tảng cho việc mở rộng quy mô sản xuất.

Trong bối cảnh nhiều quốc gia đang đẩy mạnh chuyển dịch sang năng lượng tái tạo, phát minh ngói lợp mái phát điện được kỳ vọng sẽ góp phần thay đổi cách thức sản xuất và tiêu thụ năng lượng trong tương lai. Nếu được triển khai rộng rãi, mỗi mái nhà không chỉ là nơi sinh hoạt mà còn trở thành một “nhà máy điện mini”, đóng góp trực tiếp vào hệ thống năng lượng bền vững.

Với những ưu điểm về tính linh hoạt, hiệu quả và khả năng tích hợp cao, công nghệ pin mặt trời perovskite dạng ngói lợp được xem là một trong những giải pháp tiềm năng để hiện thực hóa mục tiêu phát triển đô thị xanh, giảm phát thải và hướng tới nền kinh tế carbon thấp.