Đột phá giúp điện mặt trời hiệu quả gấp 1.000 lần
Một nhóm các nhà nghiên cứu vừa công bố một phát hiện quan trọng trong lĩnh vực công nghệ năng lượng mặt trời.
Theo đó, các nhà khoa học đến từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (Đức) đã phát triển một phương pháp mới giúp tăng cường đáng kể khả năng sản xuất điện của một số vật liệu khi tiếp xúc với ánh sáng.
Các nhà khoa học vẫn miệt mài tìm cách cải thiện hiệu quả của pin mặt trời.
Phương pháp này liên quan đến việc xếp chồng các lớp tinh thể siêu mỏng theo một trình tự chính xác, tạo ra một bộ hấp thụ năng lượng mặt trời vượt trội hơn so với các vật liệu truyền thống. Điểm nhấn của nghiên cứu là bari titanat (BaTiO₃), một vật liệu có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện nhưng hiệu suất không cao khi sử dụng độc lập.
Các nhà khoa học đã phát hiện rằng, khi nhúng các lớp mỏng bari titanat giữa hai vật liệu khác là stronti titanat và canxi titanat, họ có thể tạo ra một cấu trúc sản xuất điện hiệu quả hơn nhiều. Cụ thể, cấu trúc này có thể tạo ra lượng điện nhiều hơn tới 1.000 lần so với bari titanat đơn lẻ, ngay cả khi sử dụng ít điện hơn.
Người đứng đầu nghiên cứu, tiến sĩ Akash Bhatnagar, cho biết: “Điều quan trọng ở đây là vật liệu sắt điện được xen kẽ với vật liệu thuận điện”. Ông giải thích rằng, mặc dù vật liệu thuận điện không tự tách các điện tích nhưng chúng có thể hoạt động như vật liệu sắt điện trong những điều kiện đặc biệt, chẳng hạn như ở nhiệt độ thấp hoặc khi có những thay đổi nhỏ về cấu trúc.
Khoa học đứng sau sự cải thiện này nằm ở cách các lớp tương tác với nhau. Khi các vật liệu được xếp chồng, khả năng hấp thụ ánh sáng và quản lý điện tích của chúng sẽ thay đổi, từ đó tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo điều kiện cho việc sản xuất điện.
Bari titanat có thể chuyển đổi ánh sáng thành điện, mặc dù không hiệu quả lắm khi sử dụng riêng lẻ.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng tia laser công suất cao để làm bay hơi các tinh thể và lắng đọng chúng thành các lớp dày chỉ 200 nanomet, tạo ra một cấu trúc gồm 500 lớp. Khi thử nghiệm dưới ánh sáng laser, dòng điện do cấu trúc này tạo ra mạnh hơn tới 1.000 lần so với titanat bari tinh khiết có độ dày tương tự, mặc dù sử dụng ít hơn hai phần ba thành phần quang điện.
Những phát hiện này có thể mang lại tác động sâu rộng đối với ngành năng lượng mặt trời. Các tấm pin được sản xuất bằng công nghệ này có thể hiệu quả hơn nhiều và cần ít không gian hơn so với các tế bào năng lượng mặt trời silicon hiện tại, đặc biệt là trong môi trường đô thị nơi không gian hạn chế. Hơn nữa, vật liệu này cũng dễ sản xuất và bền hơn, cũng như không yêu cầu đóng gói đặc biệt.
Mặc dù cần thêm nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các cơ chế cơ bản nhưng kết quả này mở ra một tương lai đầy hứa hẹn cho các tấm pin mặt trời và các thiết bị sử dụng năng lượng ánh sáng, hứa hẹn sẽ biến đổi cách chúng ta khai thác năng lượng mặt trời.
Bình luận
