Những tấm pin mặt trời hiện tại thường được chế tạo từ các tế bào năng lượng mặt trời tương đối dày, sau đó lắp ở một nơi nhất định sao cho thu được lượng ánh sáng nhiều nhất trong suốt 1 ngày. Trong khi đó, những tế bào năng lựng mặt trời mỏng, với độ dày chỉ vài nano mét lại mang rất nhiều tiềm năng. Chúng rẻ hơn và nhẹ hơn, nhưng nhược điểm là hiệu suất lại kém hơn, do đó, chúng ta thường chỉ dùng nó cho đồng hồ và máy tính; thay vì tạo ra những tấm pin mặt trời lớn để cung cấp điện năng.

Trước vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích đôi cánh đen của loài bướm hoa hồng (Pachliopta aristolochiae), sao chép cấu trúc đó để giúp những tế bào năng lượng mặt trời mỏng trở nên hữu ích hơn. Không giống như bất kỳ loại thế bào năng lượng mặt trời nào khác, thứ các chuyên gia tạo ra có khả năng hấp thụ ánh sáng rất cao bất kể góc chiếu của Mặt Trời và cũng dễ dàng chế tạo cũng như sản xuất.

Bướm hoa hồng là loài có nguồn gốc ở Đông Nam Á. Vì là loài máu lạnh và cần ánh sáng Mặt Trời để có thể bay, đôi cánh màu đen của chúng được tiến hoá để có thể đạt hiệu suất tối đa trong việc hấp thu năng lượng. 'Điều thật sự thú vì nằm ở cấu trúc phức tạp phát triển ở những con bướm này chính là kết quả của sự chọn lọc trong suốt hàng triệu năm; và nó thậm chí còn tốt hơn so với kỹ thuật của chúng ta ngày nay', giáo sư sinh vật học Vinod Saranathan đến từ Đại học Yale, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết.

Để tìm hiểu vì sao đôi cánh này lại hiệu quả trong việc hấp thụ ánh sáng như vậy, một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Radwanul Siddique, kỹ sư sinh học tại Viện Công nghệ California, đã quan sát đôi cánh dưới kính hiển vi điện tử và tạo ra một mô hình 3D thể hiện cấu trúc nano của nó. Trên bề mặt đôi cánh, các nhà khoa học phát hiện thấy một hệ thống lỗ được sắp xếp hoàn toàn ngẫu nhiên. Những cái lỗ có kích thước nhỏ hơn 1/1.000.000 mét này giúp phân tán ánh sáng, đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ nhiệt của bướm.

Kích thước và hình dạng của những chiếc lỗ cũng không theo một quy tắt nhất định nào. Sử dụng mô hình được xây dựng trên máy tính, nhóm chuyên gia nhận thấy vị trí và trình tự sắp xếp của chúng mới là yếu tố chính ảnh hưởng đến việc hấp thụ ánh sáng. Kế đến, họ dùng các tấm silic vô định hình để tạo ra cấu trúc tương tự. 'Tôi nghĩ điều thú vị ở đây chính là cách tiếp cận tuyệt vời trong quá trình phân tích các khái niệm sinh lý ẩn bên dưới và ứng dụng những khái niệm đó vào trong một cấu trúc không phải là cánh bướm nhưng cơ chế vật lý thì tương tự', theo giáo sư Mithias Kolle đến từ Viện Công nghệ Massachusetts, người không tham gia nghiên cứu.

Ngoài ra, ông cho rằng kích thước của thiết kế vẫn cần được thu nhỏ ở các nguyên mẫu kế tiếp. Được biết, thời gian để tạo ra những tấm thu năng lượng mặt trời lấy cảm hứng từ cánh bướm chỉ khoảng 10 phút.

Hầu hết những tấm pin năng lượng Mặt Trời đều được thiết lập ở một vị trí cố định, nghĩa là sẽ có những khoảng thời gian trong ngày nó nhận ít ánh sáng hơn. Tuy vậy, thiết kế tấm năng lượng Mặt Trời mới từ Siddique và các cộng sự có khả năng thu được lượng ánh sáng tối đa trong suốt một ngày, từ đó nâng cao hiệu suất trong việc sản sinh năng lượng.

Nguồn: The Verge