Làm sạch 98% lượng bụi trên pin mặt trời, duy trì hiệu quả hấp thụ ánh sáng

Dựa vào cơ chế tự làm sạch của lá sen, các nhà nghiên cứu tại Đại học Ben-Gurion Negev, Isarel, đã tìm ra cách thức mới làm sạch bụi trên các tấm pin năng lượng mặt trời, nhằm duy trì hiệu quả và khả năng hấp thụ ánh sáng. Kỹ thuật mới có khả năng loại bỏ được 98% số lượng bụi.

Trong một bài nghiên cứu khoa học đăng trên báo Langmuir, nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Ben-Gurion Negev khẳng định việc thay đổi tính chất bề mặt của các tấm pin năng lượng mặt trời có thể làm giảm đáng kể lượng bụi bám trên bề mặt pin và tăng khả năng thác năng lượng mặt trời trên sa mạc.

Quả thật, độ bám dính của bụi trên các tấm pin năng lượng mặt trời là thách thức lớn trong  việc khai thác năng lượng bằng pin mặt trời và các bộ thu nhiệt mặt trời, đặc biệt là ở những khu vực có mật độ bụi cao như sa mạc Negev ở Israel. 

"Trong tự nhiên, chúng tôi quan sát thấy lá sen không bám bụi và mầm bệnh do bề mặt lá sen có cấu trúc nano và một lớp sáp mỏng - lớp phủ kỵ nước", Tabea Heckenthaler, nghiên cứu sinh tại Viện nghiên cứu nước BGU Zuckerberg nói. "Pin năng lượng mặt trời, ỡ những môi trường như sa mạc, bám đầy bụi trên bề mặt, đòi hỏi nhiều công sức để làm sạch liên tục. Do đó, chúng tôi cố gắng mô phỏng đặc tính của lá sen trên pin mặt trời".

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy hiệu quả trong việc thay đổi chất nền silicon (Si), chất bán dẫn được sử dụng trong pin năng lượng mặt trời để mô phỏng các đặc tính tự làm sạch của lá sen, khi nước lăn xuống lá và loại bỏ bụi bẩn.

Các nhà khoa học hiểu rằng tính siêu kỵ nước có tác dụng làm giảm ma sát giữa các giọt nước và bề mặt lá sen, khiến các giọt nước rửa trôi các hạt bụi ra khỏi bề mặt. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa hiễu rõ lực bám của nước trên bề mặt và lực tách các hạt bụi ra khỏi bề mặt trong cơ chế tự làm sạch của lá sen là như thế nào hay cấu trúc nano của bề mặt tác động đến những lực này như thế nào. 

Để tìm hiểu về các lực này và tác động của cấu trúc nano, các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị bốn mẫu dựa silicon: (1) thấm nước, cấu trúc mịn; (2) thấm nước, cấu trúc nano; (3) kỵ nước, cấu trúc mịn và (4) kỵ nước, cấu trúc nano (nhóm nghiên cứu đã khắc ướt hóa học bề mặt các mẫu để tạo ra các dây nano trên bề mặt và bổ sung thêm một lớp phủ kỵ nước).

Khả năng loại bỏ hạt đã tăng từ 41% trên mẫu Si thấm nước, cấu trúc min lên 98% trên mẫu kỵ nước, cấu trúc nano. 

Tác giả Heckenthaler cho biết: "Chúng tôi xác định rằng nguyên nhân khiến hiệu quả loại bỏ bụi tăng lên không phải là do ma sát giữa các giọt nước và các bề mặt siêu thấm nước thấp, mà là do lực tách các hạt bụi ra khỏi bề mặt gia tăng. Phương pháp thử chúng tôi đang thử nghiệm có thể được sử dụng để thiết kế các bề mặt tự làm sạch thể hiện các hóa chất và / hoặc kết cấu khác nhau."

Dương Bùi (Theo https://phys.org/news/2019-12-method-solar-panels.html)