Pin mặt trời thường phẳng, giúp tối đa hóa lượng bề mặt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tại bất kỳ thời điểm nào. Thiết kế này hoạt động tốt nhất khi Mặt trời ở trong một góc nhất định, do đó các tấm thường nghiêng trong khoảng từ 15 đến 40 độ để tận dụng tối đa thời gian trong ngày.

Các nhà khoa học đã thử nghiệm các hình dạng khác cho bề mặt, bao gồm cả việc nhúng các lớp vỏ nano hình cầu bằng silica để bẫy và luân chuyển ánh sáng mặt trời cho phép thiết bị thu được nhiều năng lượng hơn từ nó. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Abdullah Gül ở Türkiye đã thực hiện mô phỏng phức tạp về cách các va chạm hình mái vòm có thể thúc đẩy các bề mặt mặt trời hữu cơ.

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các tế bào quang điện được chế tạo bằng polyme hữu cơ có tên P3HT:ICBA làm lớp hoạt động, phía trên một lớp nhôm và chất nền PMMA được phủ lớp bảo vệ trong suốt bằng oxit thiếc indium (ITO). Cấu trúc hình bánh này được giữ xuyên suốt toàn bộ mái vòm, hay còn gọi là “vỏ bán cầu” như nhóm gọi.

Thiết kế pin mặt trời mới bao gồm các "bán cầu" trên bề mặt, giống như các chấm chữ nổi có thể cải thiện hiệu quả.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích phần tử hữu hạn 3D (FEA), phần tử của một hệ thống phức tạp thành các phần có thể quản lý được để chúng có thể mô phỏng và phân tích tốt hơn.

So với bề mặt phẳng, pin mặt trời có các vết lồi lõm cho thấy khả năng hấp thụ ánh sáng được cải thiện lần lượt là 36% và 66%, tùy thuộc vào độ phân cực của ánh sáng. Những va chạm đó cũng cho phép ánh sáng đi vào từ nhiều hướng hơn so với bề mặt phẳng, mang lại góc bao phủ lên tới 82 độ.

Mặc dù nhóm nghiên cứu chưa thực sự chế tạo được phiên bản vật lý của pin mặt trời này nhưng nếu nguyên lý này hoạt động thì nó có thể hữu ích không chỉ cho năng lượng mặt trời trên mái nhà mà còn trong các hệ thống có điều kiện ánh sáng thay đổi như thiết bị điện tử đeo trên người.

“Với đặc tính hấp thụ và đa hướng được cải thiện, các lớp hoạt động hình vỏ bán cầu được đề xuất sẽ mang lại lợi ích trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của pin mặt trời hữu cơ, chẳng hạn như thiết bị y sinh, các ứng dụng như cửa sổ phát điện và nhà kính....”, Giáo sư Dooyoung Hah, tác giả nghiên cứu cho biết.