Các cell pin mặt trời phải hứng chịu rất nhiều tia cực tím có hại vì chúng thường được đặt ở nơi tiếp xúc nhiều nhất với ánh sáng mặt trời. Một lớp phủ thân thiện với môi trường mới có thể giúp bảo vệ pin khỏi các tia UV đó và thành phần hoạt tính của lớp phủ này được chiết xuất từ vỏ hành tím.

Các cell pin mặt trời nhạy với thuốc nhuộm được sử dụng trong nghiên cứu này vì chúng đặc biệt dễ bị hư hại do tia UV (Ảnh: Väinö Anttalainen)

Hiện nay, các loại màng trong suốt làm từ vật liệu gốc dầu mỏ được phủ lên bề mặt của cell pin quang điện ngăn cản tia UV. Toàn bộ quá trình khai thác đến xử lý dầu mỏ đều không thân thiện với môi trường cũng như việc thải bỏ các cell pin phủ màng sau khi hết hạn sử dụng.

Vì lý do này, các nhà khoa học đã tìm kiếm các giải pháp thay thế có nguồn gốc sinh học cho các màng gốc dầu mỏ. Một ứng cử viên đầy hứa hẹn là một vật liệu được gọi là nanocellulose, bao gồm các sợi cellulose nhỏ có nguồn gốc từ thực vật như chất thải nông lâm nghiệp. Tuy nhiên, nó không thể tự mình thực hiện được toàn bộ công việc.

Với thực tế đó, các nhà khoa học Phần Lan và Hà Lan gần đây đã thử nghiệm với 3 chất phụ gia khác nhau: ion sắt liên kết chéo, hạt nano của một loại polyme sinh học có nguồn gốc thực vật được gọi là lignin và chiết xuất thuốc nhuộm anthocyanin lấy từ vỏ hành tím. Các nghiên cứu trước đây cho thấy tất cả các chất này đều có đặc tính ngăn chặn tia UV.

Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các tấm màng nanocellulose riêng biệt đã được xử lý bằng từng chất phụ gia đã được áp lên các tế bào quang điện nhạy với thuốc nhuộm, sau đó được đặt dưới đèn UV trong 1.000 giờ. Theo báo cáo, thời gian này tương đương với khoảng một năm tiếp xúc với ánh sáng mặt trời ngoài trời trong khí hậu Trung Âu.

Người ta thấy rằng màng nhuộm hành tím hoạt động tốt nhất, chặn 99,9% tia UV có bước sóng lên đến 400 nanomet. Tuy nhiên, nó vẫn cho phép hơn 80% ánh sáng khả kiến truyền qua ở các bước sóng dài hơn và tiếp tục như vậy trong suốt thời gian thử nghiệm. Ánh sáng khả kiến là thứ mà cell pin mặt trời sử dụng để tạo ra điện.

Điều quan trọng là con số này thực tế cao hơn so với thông số được báo cáo của màng chắn tia UV gốc dầu PET thường được sử dụng.

Người ta hy vọng rằng màng nanocellulose chất nhuộm hành tím một ngày nào đó có thể được sử dụng không chỉ trên cell pin năng lượng mặt trời thông thường mà đặc biệt còn sử dụng trên loại pin được thiết kế để phân hủy sinh học hoàn toàn, chẳng hạn như pin cung cấp năng lượng cho các cảm biến môi trường được đặt ở vùng xa xôi.