Hiệu quả vượt trội của màng lọc UV sinh học từ hành tím

Bảo vệ pin mặt trời khỏi tác động từ tia cực tím UV

Pin mặt trời dễ bị suy giảm do tác động của tia UV, đòi hỏi các lớp bảo vệ để kéo dài tuổi thọ hoạt động. Hiện nay, các lớp bảo vệ này chủ yếu được làm từ vật liệu có nguồn gốc dầu mỏ.

Để tìm kiếm giải pháp bền vững, các nhà nghiên cứu sử dụng nanocellulose – một biopolymer tự nhiên – và bổ sung các hợp chất đặc biệt để cải thiện khả năng chống UV mà vẫn đảm bảo độ trong suốt. Kết quả cho thấy màng nanocellulose tẩm chiết xuất vỏ hành tím có khả năng chặn 99,9% tia UV đến 400 nm, vượt trội so với màng PET tiêu chuẩn công nghiệp.

Lớp màng nhuộm chiết xuất vỏ hành tím được thử nghiệm trên pin mặt trời.             (Nguồn: Väinö Anttalainen)

"Các màng nanocellulose được xử lý bằng thuốc nhuộm từ hành tím là một lựa chọn đầy hứa hẹn cho các ứng dụng cần vật liệu bảo vệ có nguồn gốc sinh học," Tiến sĩ Rustem Nizamov từ Đại học Turku, cho biết.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm bốn loại màng bảo vệ từ sợi nano cellulose, xử lý với chiết xuất hành tím, lignin và ion sắt – ba hợp chất có khả năng chống UV.

Kết quả cho thấy màng chứa chiết xuất hành tím có khả năng chặn UV tốt nhất, trong khi lignin dù hấp thụ tia UV hiệu quả nhưng lại có màu nâu sẫm, làm giảm khả năng truyền ánh sáng. Ngược lại, màng nanocellulose xử lý hành tím duy trì hơn 80% độ trong suốt trong dải 650–1.100 nm, đảm bảo hiệu suất pin mặt trời.

Độ bền và ứng dụng tiềm năng

Để kiểm tra độ bền, các màng bảo vệ được thử nghiệm lão hóa nhân tạo trong 1.000 giờ, mô phỏng một năm sử dụng ngoài trời. Kết quả cho thấy màng hành tím duy trì hiệu suất ổn định, trong khi một số màng khác bị suy giảm theo thời gian.

Các nhà khoa học thử nghiệm lớp màng này trên pin mặt trời nhuộm màu nhạy sáng – loại pin dễ bị suy giảm do tia UV. Họ tin rằng công nghệ này cũng có thể áp dụng cho pin perovskite và pin hữu cơ.

Trong tương lai, nghiên cứu sẽ tập trung vào việc tích hợp các thành phần pin mặt trời có thể phân hủy sinh học, nhằm hướng tới giải pháp năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường. Các nhà khoa học kỳ vọng, những vật liệu này có thể được ứng dụng trong các thiết bị điện tử tạm thời, như cảm biến tự cấp nguồn trong bao bì thực phẩm hay các thiết bị điện tử phân hủy theo thời gian.