Nanocellulose, một vật liệu sinh học được tạo ra bằng cách phân hủy cellulose thành các sợi nano, đang được nghiên cứu như một giải pháp thay thế cho các phim bảo vệ từ nhựa dầu mỏ, chẳng hạn như polyvinyl fluoride (PVF) và polyethylene terephthalate (PET). Các tấm pin mặt trời rất dễ bị hư hại do bức xạ UV, vì vậy việc tìm kiếm các vật liệu bảo vệ bền vững là rất cần thiết.
Nghiên cứu đột phá từ Phần Lan và Hà Lan
Một nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi Đại học Turku, Đại học Aalto (Phần Lan) và Đại học Wageningen (Hà Lan) đã chỉ ra rằng phim nanocellulose nhuộm bằng chiết xuất từ vỏ hành đỏ có khả năng chặn 99,9% bức xạ UV trong khoảng sóng lên đến 400 nanomet. Kết quả này vượt trội hơn so với phim UV dựa trên polyethylene terephthalate (PET), loại phim này được chọn làm tiêu chuẩn so sánh trong nghiên cứu.
Nghiên cứu đã tiến hành so sánh độ bền và các đặc tính của bốn loại phim bảo vệ được chế tạo từ sợi nanocellulose. Các phim nanocellulose này được xử lý bằng chiết xuất từ hành đỏ, lignin và ion sắt, tất cả đều đã được xác nhận có khả năng chặn bức xạ UV hiệu quả trong các nghiên cứu trước đó. Kết quả cho thấy phim được xử lý bằng chiết xuất hành đỏ đạt hiệu quả cao nhất trong việc ngăn chặn bức xạ UV.
Bức xạ UV (dưới 400 nm) có thể gây hại cho các tấm pin mặt trời, trong khi khả năng truyền ánh sáng nhìn thấy và một phần ánh sáng hồng ngoại (đặc biệt trong khoảng 700–1,200 nm) cũng rất quan trọng, vì các tấm pin này chuyển đổi bức xạ này thành điện năng. Việc phát triển các vật liệu sinh học thường liên quan đến sự đánh đổi giữa khả năng bảo vệ UV và khả năng truyền ánh sáng trong vùng nhìn thấy.
Tiềm năng ứng dụng trong đời sống và sản xuất
Phim được xử lý bằng chiết xuất từ hành đỏ đã chứng tỏ là một giải pháp hiệu quả, đạt hơn 80% khả năng truyền ánh sáng ở các bước sóng dài hơn (650–1,100 nanomet). Phim này cũng duy trì hiệu suất ổn định trong suốt thời gian thử nghiệm dài hạn.
Độ bền và hiệu suất của các bộ lọc đã được kiểm tra dưới ánh sáng nhân tạo trong 1.000 giờ, tương đương với khoảng một năm ánh sáng mặt trời tại khí hậu trung tâm châu Âu. Những thay đổi hình ảnh trong các vật liệu bộ lọc và các tấm pin mặt trời đã được theo dõi thông qua nhiếp ảnh kỹ thuật số.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển các loại tấm pin mặt trời có khả năng phân hủy sinh học, có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các cảm biến, chẳng hạn như trong lĩnh vực bao bì thực phẩm.
