Công nghệ pin mặt trời mới hấp thụ ánh sáng vô hình

Một loại tế bào quang điện mới được làm từ cacbon có thể hấp thu và tận dụng những bước sóng của ánh sáng mặt trời mà các loại pin mặt trời hiện nay không thể “nhìn thấy” được. Công nghệ mới này có thể giúp nâng cao đáng kể hiệu năng của các tấm pin năng lượng mặt trời và giảm giá thành của chúng.

Các bước sóng vô hình của ánh sáng mặt trời được hấp thụ thêm ở đây là vùng sóng gần với vùng hồng ngoại của quang phổ, chúng đóng góp đến 40% trong lượng bức xạ của các tia sáng mặt trời. Hầu hết các loại pin mặt trời hiện nay được làm từ silicon hoặc các loại plastic đặc biệt, chỉ thu nhận năng lượng từ ánh sáng nhìn thấy được, chính là những bước sóng của ánh sáng mà ta thấy ở cầu vồng, tuy nhiên, như vậy là chưa thực sự hiệu quả.

Trong quá trình nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu năng của pin năng lượng mặt trời, một nhóm nghiên cứu tại Học viện kỹ thuật Massachusetts (MIT) đã thử nghiệm với các ống nano cacbon và C60, còn được gọi là phân tử cacbon tổng hợp, hay buckyballs. Kết quả, các tế bào quang điện hấp thu ánh sáng gần vùng hồng ngoại mà không bị nóng lên giống như các tế bào silicon.

Các cố gắng chế tạo pin quang điện bằng cacbon trước đó cũng đã được thực hiện, tuy nhiên kết quả yêu cầu phải có một lớp polymer để cố định các ống cacbon, trong khi đó sản phẩm của nhóm nghiên cứu MIT vẫn ổn định khi tiếp xúc với không khí. Các lớp ống nano cacbon và buckyballs cũng trong suốt, điều này có nghĩa là có thể thêm một lớp cacbon lên bề mặt của tế bào quang năng để nâng cao hiệu suất thu năng lượng.

Một lớp ống nano cacbon đơn vách trên bề mặt silicon

Tuy nhiên hiện vẫn còn một số vấn đề cần phải giải quyết, trước hết là việc đưa vào sản xuất hàng loạt các tế bào cacbon, không dễ để có được các ống cacbon có độ tinh khiết cần thiết. Michael Strano, giáo sư hóa học kỹ thuật tại MIT và là tác giả chính của nghiên cứu, phát biểu trên Discovery News rằng phòng thí nghiệm của ông đã cấp phép cho một công ty tư nhân để giải quyết vấn đề này với một phương pháp mới. Vấn đề khó khăn thứ hai là hiệu quả năng lượng, trước mắt chỉ đạt 1% so với tế bào thông thường. Strano cho biết, “cấu trúc hình học vẫn chưa phải là lý tưởng”, ông lưu ý rằng các ống nano cacbon và buckyball được phân phối một cách ngẫu nhiên trên bề mặt tế bào quang năng, với các bockyball xen kẽ giữa các ống và đôi khi đè lên trên các ống, “trong nhiệm vụ sắp tới, chúng tôi phải cố gắng kết hợp tốt hơn hai loại vật liệu này”.

Nhưng ngay cả ở hiệu suất thấp, công nghệ này cũng tạo nên một sự khác biệt lớn. Thông thường mặt trời bức xạ khoảng 4-6KWh trên một mét vuông trong một ngày tại Mỹ. Khoảng 43% số năng lượng này thuộc vùng biên hồng ngoại và chúng hoàn toàn bị lãng phí chưa được khai thác sử dụng. Strano cho rằng, nếu dùng các tế bào cacbon có thể thu lại được khoảng một nửa năng lượng bức xạ đó, ngay cả một phần nhỏ được thêm vào tế bào quang năng thông thường cũng sẽ tạo nên một cải tiến đáng kể. Rishabh Jain, tác giả của bài báo cáo, cho biết nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ đạt đến hiệu suất khoảng 20% các tấm pin thương mại.

Công trình nghiên cứu này hiện đã được công bố trong tạp chí Avanced Materials.

Nguồn : Discovery News

Gadget@Meslab (Biên dịch)

 

Authors

Related posts

*

Top