Tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở pin mặt trời lên 30%

Chi phí cho năng lượng mặt trời đã giảm đáng kể từ đầu những năm 2000, nhưng công nghệ này vẫn còn có thể rẻ hơn nữa, thậm chí nó còn trở nên hấp dẫn hơn trong vai trò thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. 

Chi phí chi cho vấn đề đất đai để xây dựng hệ thống quang năng và chi phí nhân công chính là các khoản đắt đỏ nhất trong mỗi dự án năng lượng mặt trời. Bản thân mỗi tấm pin năng lượng mặt trời chỉ chiếm khoảng 20% tổng chi phí. Song, nếu các tấm pin này sản sinh ra nhiều năng lượng hơn thì sẽ chỉ cần ít pin năng lượng hơn mà vẫn có thể thu được lượng năng lượng tương đương. Điều này đồng nghĩa với việc giảm diện tích đất sử dụng và thời gian lao động.

Các nhà nghiên cứu từ trường Đại học California Riverside, Mỹ đã nghĩ về việc phát triển một loại công nghệ có khả năng làm được điều này và khiến năng lượng mặt trời rẻ hơn trong tương lai.

Các nhà khoa học đã phát triển một lớp vỏ cho các tấm pin năng lượng mặt trời, cho phép các tấm này sử dụng tia hồng ngoại của quang phổ ánh sáng, vốn thường đi xuyên các tấm pin mặt trời mà không được chuyển thành điện, tức là năng lượng bị lãng phí.

Vật liệu mới sẽ  mang lại hiệu quả trong việc định hình lại quang phổ mặt trời để phù hợp hơn với các vật liệu quang điện trong pin năng lượng mặt trời. Các tia hồng ngoại sau đó được hấp thụ và sử dụng, làm tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên ít nhất là 30%.

Chìa khóa cho nghiên cứu này chính là vật liệu composite hybrid, kết hợp các hạt nano bán dẫn vô cơ với các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ không thể được hấp thụ trong vùng hồng ngoại nhưng có thể kết hợp 2 hạt photon năng lượng thấp hơn thành một photon năng lượng cao hơn.

Bằng cách sử dụng vật liệu hybrid, các thành tố vô cơ hấp thụ 2 photon và chuyển năng lượng của chúng vào các thành tố vô cơ để kết hợp lại với nhau. Các hợp chất hữu cơ sau đó sản xuất ra một loại photon năng lượng cao. "Nói một cách đơn giản thì các thành tố vô cơ trong vật liệu composite đưa ánh sáng vào còn các chất hữu cơ chuyển ánh sáng ra", ông Christopher Bardeen, Giáo sư hóa học tại trường Đại học và là một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu giải thích.
 
Bên cạnh việc khiến các tấm thu năng lượng mặt trời hoạt động tốt hơn, vật liệu này còn có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả hoạt động của hình ảnh sinh học, lưu trữ dữ liệu hay các đi-ốt phát sáng hữu cơ.

Mai Linh (theo TreeHugger)