Pin mặt trời được chế tạo từ enzyme trong đu đủ

Theo TNO

16/03/2020 12:03:06

Phương pháp mới dựa vào enzyme papain vừa dễ dàng mở rộng quy mô, vừa tiết kiệm chi phí sản xuất màng Titania trong pin mặt trời.

Màng mỏng titan dioxit (Titania) thường được dùng trong các loại pin mặt trời khác nhau. Những phương pháp hiện được áp dụng để tạo ra những tấm màng Titania đòi hỏi phải sử dụng nhiệt độ cao và công nghệ cao cấp, đắt tiền. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Delft (TU Delft) ở Hà Lan hiện đã phát triển một phương pháp hoàn toàn hữu cơ để chế tạo màng mỏng Titania xốp ở nhiệt độ tương đối thấp.

Trong một bài báo được xuất bản gần đây trên tạp chí Advanced Sustainable Systems, các nhà nghiên cứu của TU Delft mô tả cách họ sử dụng papain, một loại enzyme tự nhiên được tìm thấy trong đu đủ, cho một quy trình nhúng đơn giản để tạo ra màng mỏng Titania.
“Nguyên liệu hữu cơ khi được làm nóng nhẹ nhàng trong một lò nướng gia dụng đã bay hơi hết, chỉ còn để lại các màng Titania xốp”, tiến sĩ Duncan McMillan, nhà nghiên cứu tại TU Delft, giải thích.

Áp dụng thử nghiệm quy trình sản xuất mới, Edward van Amelrooij, học viên thạc sĩ ngành Vật lý ứng dụng tại TU Delft, đã thành công tạo ra tế bào pin mặt trời dùng chất màu nhạy sáng (DSSC). “Các phương pháp sản xuất hiện tại đòi hỏi phải có máy hút mạnh hoặc thiết bị chuyên môn cần thiết để làm nóng vật liệu lên đến 600 độ C. Điều này không chỉ khiến quá trình sản xuất trở nên tốn kém, mà còn cho ra kết quả là các màng mỏng không thể xếp chồng lên nhau, khiến diện tích bề mặt bị hạn chế”, McMillan nói.

Ngược lại, phương pháp mới sử dụng biện pháp lắng đọng dựa vào enzyme papain trong vài phút, cùng với quá trình bay hơi nguyên liệu từ một lò nướng gia dụng tiêu chuẩn đã có thể cho ra ít nhất 50 màng mỏng Titania có khả năng xếp chồng lên nhau. Hơn nữa, tiến sĩ Stephan Eijit cũng thuộc TU Delft đã dùng quang phổ hủy diệt Positron, một kỹ thuật quang phổ nghiên cứu các lỗ rỗng và khiếm khuyết trong chất rắn, để xác định rằng màng mỏng Titania sản xuất theo phương pháp mới có độ xốp cao. “Tính chất xốp cho phép tiếp cận với diện tích bề mặt lớn. Chúng tôi tin rằng điều này sẽ mang lại hiệu quả sử dụng cao cho pin mặt trời khi kết hợp với các công nghệ hiện có”, McMillan cho hay.

Phương pháp sản xuất mới không chỉ có ưu điểm dễ dàng mở rộng quy mô mà còn mở ra cơ hội sản xuất màng Titania với chi phí thấp một cách bền vững. Theo McMillan, điều này có khả năng sẽ giúp giảm giá cho loại pin mặt trời được tích hợp trong cửa sổ của các ngôi nhà hoặc văn phòng. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để tăng hiệu suất và tính ổn định của pin mặt trời bằng cách dùng các loại thuốc nhuộm khác nhau và bằng cách điều chỉnh độ xốp của màng Tiania.