Electron nóng giúp tăng gấp đôi hiệu quả năng lượng quang điện

19/07/2013

Các nhà nghiên cứu từ đại học Boston đã tìm ra loại pin quang năng thành công trong việc sử dụng electron nóng để tăng hiệu quả năng lượng của pin.

Bằng thực nghiệm, các nhà khoa học đã xác minh giả thuyết rằng electron nóng có thể tăng gấp đôi công suất pin quang năng. Các nhà nghiên cứu từ đại học Boston đã tìm ra loại pin quang năng thành công trong việc sử dụng electron nóng để tăng hiệu quả năng lượng của pin. Mặc dù năng lượng chỉ tăng lên một phần nhỏ nhưng điều đó cũng đủ để dẫn đến ý tưởng rằng pin quang năng còn có thể phá vỡ những giới hạn hiệu quả năng lượng thông thường.

Các electron nóng có thể dễ dàng đi qua tế bào quang năng siêu mỏng mà không cần phải làm mát trước mang lại hiệu quả quang điện gấp đôi.

Michael Naughton, giáo sư vật lý tại đại học Boston, cùng những cộng sự đã thiết kế một tế bào quang năng siêu mỏng (chỉ dày 15 nano mét) mà các electron nóng có thể nhanh chóng chạy qua trước khi làm mát. Đối với các tế bào quang năng có độ dày hơn, chỉ có các electron mát và ít năng lượng hơn, có bước sóng dài hơn mới có thể đi qua được.

Khi một tế bào quang năng thông thường hấp thụ một photon năng lượng cao, nó sẽ sản sinh ra một electron nóng nhanh chóng bị mất đi nhiệt cũng như năng lượng trước khi nó có thể chạy qua tế bào được sử dụng để tạo ra dòng điện. Mặc dù các tế bào quang năng có thể được thiết kế để hấp thụ các photon có năng lượng lớn và sử dụng electron nóng nhưng chúng lại không thể hấp thụ các photon năng lượng thấp. Tuy nhiên thiết kế tế bào quang năng mới này lại có thể hấp thụ cả hai.

Về mặt lý thuyết, các tế bào quang năng có thể hấp thụ electron nóng và electron mát và tăng gấp đôi công suất pin. Các tế bào quang năng thông thường chỉ chuyển đổi nhiều nhất là 35% năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện và toàn bộ phần còn lại bị lãng phí dưới dạng nhiệt năng. Bằng cách hấp thụ các electron nóng, tế bào quang năng sẽ đạt được 67% hiệu quả công suất theo như báo cáo trong Tổng Kết Công Nghệ của MIT.

Dù vậy, trên thực tế, vẫn còn tồn tại nhiều thách thức đối với tế bào quang năng siêu mỏng. Do chúng là những tế bào vô cùng mỏng nên hầu hết ánh sáng mặt trời đi xuyên qua và chúng chỉ có thể chuyển đổi được 3% ánh sáng thành điện mà thôi. Nhưng những nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng việc thêm vào các dây nano đối với tế bào quang năng có thể cho phép chúng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn mà vẫn giữ được khoảng cách di chuyển ngắn cho các electron. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu để kết hợp các chấm lượng tử và các dây nano để làm tăng số lượng electron thu được từ ánh sáng được hấp thụ.

Thanh Thảo (Theo phys.org)

Cùng chuyên mục

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

20/11/2024

Công nghệ tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu 11/10/2024

Công ty khởi nghiệp trung tâm dữ liệu có trụ sở tại Singapore, Sustainable Metal Cloud (SMC), đối tác của NVIDIA và Deloitte, đã ra mắt một hệ thống làm mát ngâm được cho là cắt giảm 50% mức tiêu thụ năng lượng và giảm 28% chi phí lắp đặt so với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng truyền thống. Công ty hiện đang hoạt động tại Úc, Ấn Độ và Đức, và sắp tới có kế hoạch mở rộng sang thị trường châu Á.
Vật liệu thông minh tiết kiệm năng lượng 03/10/2024

Mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu thông minh giúp nâng cao hiệu quả năng lượng làm mát không gian nhà ở. Vật liệu mới có tuổi thọ ước tính lên đến 60 năm và có chi phí thấp hơn so với vật liệu tương tự hiện có trên thị trường.
Vải thông minh chuyển nhiệt cơ thể thành năng lượng 27/09/2024

Loại vải mới do nhóm nghiên cứu Waterloo phát triển có thể chuyển đổi nhiệt độ cơ thể và năng lượng mặt trời thành điện, cho phép hoạt động liên tục mà không cần nguồn điện bên ngoài.
Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng 27/09/2024

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương đã nghiên cứu thành công phụ gia ECOAL giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc tiết giảm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí ô nhiễm cho cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than.
Tủ lạnh tích hợp AI giúp người tiêu dùng tiết kiệm năng lượng 25/09/2024

Samsung ra mắt sản phẩm tủ lạnh mới có hiệu quả tiết kiệm năng lượng vượt trội so với các sản phẩm tủ lạnh trên thị trường. Sản phẩm có công nghệ máy nén biến tần AI, Đặc biệt, việc áp dụng Chế độ năng lượng AI của ứng dụng SmartThings giúp giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng tới 10%.
Điện mặt trời áp mái giúp Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hoà tiết kiệm điện 19/09/2024

Đề tài “Ứng dụng mô hình điện mặt trời áp mái tại trụ sở các cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Khánh Hòa” do Thạc sĩ Lê Xuân Hải - Trung tâm Thông tin và ứng dụng Khoa học và Công nghệ (KH-CN), Sở KH-CN Khánh Hoà làm chủ nhiệm được đánh giá đã giải quyết bài toán tiết giảm điện năng tiêu thụ của các cơ quan nhà nước trên địa bàn tỉnh, cụ thể hóa mục tiêu giảm phát thải nhà kính về 0 theo chủ trương của Đảng và Nhà nước.
ISO 50001 – công cụ đắc lực cho tổ chức, doanh nghiệp duy trì hệ thống quản lý năng lượng 30/07/2024

ISO 50001 được phát triển dựa trên mô hình hệ thống quản lý cải tiến liên tục. Mô hình này đã được sử dụng cho các tiêu chuẩn nổi tiếng khác như ISO 9001 hoặc ISO 14001. Điều này giúp các tổ chức dễ dàng tích hợp quản lý năng lượng vào các nỗ lực chung của họ để cải thiện chất lượng và quản lý môi trường.