Cửa kính năng lượng mặt trời

Nhóm nghiên cứu do GS. Jacek Jasieniak dẫn dắt đến từ Trung tâm nghiên cứu xuất sắc về Khoa học Exciton thuộc Hội đồng nghiên cứu Úc và trường Đại học Monash đã thành công trong việc tạo ra pin mặt trời dùng vật liệu gốm perovskite thế hệ mới có thể tạo ra điện năng trong khi cho phép ánh sáng đi qua.

Cùng với hãng sản xuất kính Viridian Glass lớn nhất của Úc, họ đang xem xét việc đưa công nghệ mới này vào sản phẩm thương mại.

Các nhà khoa học cho biết 2 m2 cửa sổ năng lượng mặt trời có khả năng tạo ra lượng điện tương đương với một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn trên gác mái.

Ý tưởng về pin mặt trời bán trong suốt không phải quá mới mẻ, nhưng các thiết kế trước đó thất bại vì đắt tiền, không ổn định hoặc thiếu hiệu quả.

GS. Jasieniak và các đồng nghiệp từ Khoa Khoa học vật liệu và Kỹ thuật của ĐH Monash cùng Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp quốc gia Úc (CSIRO) đã sử dụng cách tiếp cận khác.

Họ dùng một chất bán dẫn hữu cơ để tạo thành polymer thay thế Spiro-OMeTAD – một cấu phần thông dụng của pin mặt trời thường có độ ổn định thấp vì có thể tạo ra một lớp nước phủ vô ích. Việc áp dụng loại vật liệu này đem lại kết quả đáng kinh ngạc.

GS. Jasieniak cho biết: “Thông thường, pin mặt trời trên mái nhà có hiệu suất chuyển đổi điện năng từ 15-20% còn các tế bào quang điện bán trong suốt của chúng tôi có hiệu suất chuyển đổi là 17% trong khi vẫn cho phép hơn 10% ánh sáng truyền qua. Từ lâu, người ta đã mơ ước đến những tấm cửa sổ có thể tạo ra điện năng, giờ thì nó có vẻ đã khả thi”.

Đồng tác giả nghiên cứu TS. Anthony Chesman (CSIRO) cho biết, họ đang tìm cách phát triển một quy trình sản xuất kính trên quy mô lớn để có thể chuyển giao cho ngành công nghiệp, từ đó giúp các nhà sản xuất sẵn sàng tiếp thu công nghệ.

Cửa sổ năng lượng mặt trời sẽ rất có ích cho cư dân và chủ tòa nhà. Nó sẽ mang lại nhiều thách thức và cơ hội mới cho các kiến trúc sư, xây dựng, kỹ sư và quy hoạch.

GS. Jasieniak giải thích “có thể làm các tế bào quang điện mờ hơn hoặc trong hơn nhưng nếu tấm pin càng trong thì điện năng tạo ra càng ít, do vậy kiến trúc sư phải cân nhắc yếu tố này khi thiết kế”.

Ông cũng nói thêm các tấm cửa sổ năng lượng mặt trời nhuộm màu như cửa kính thương mại hiện nay sẽ tạo được khoảng 140 watts/m2.

Có khả năng, ứng dụng đầu tiên của công nghệ này sẽ trên các tòa nhà cao tầng. Nguyên nhân là chế tạo cửa sổ lớn cho những tòa nhà này thường rất tốn kém, do đó chi phí bổ sung để kết hợp pin mặt trời bán trong suốt vào đó sẽ không đáng kể.

“Chúng ta hãy nghĩ đến tương lai: ngay cả khi phải tốn thêm một chút chi phí lắp pin mặt trời chúng ta sẽ được dùng điện miễn phí” GS.Jasieniak nói. “Những tấm pin mặt trời này sẽ làm thay đổi cách chúng ta nghĩ về các tòa nhà ‘xanh’ và cách chúng vận hành. Cho đến nay, mọi tòa nhà đều được thiết kế dựa trên giả định cửa sổ thụ động nhưng giờ thì chúng có khả năng tự sản xuất ra điện… Do đó, các nhà quy hoạch và thiết kế có thể phải xem xét lại vị trí đặt tòa nhà để tối ưu hóa ánh sáng mặt trời chiếu vào các bức tường”

TS. Jae Choul Yu, tác giả chính của bài báo khoa học, nói thêm, có cơ hội đạt được hiệu suất cao với các tấm pin mặt trời này. “Dự án tiếp theo của chúng tôi là một thiết bị kép, dùng tế bào pin perovskite làm lớp dưới cùng và tế bào pin hữu cơ làm lớp trên cùng.”

Về việc khi nào thì những tấm pin mặt trời bán trong suốt đầu tiên có thể xuất hiện trên thị trường, GS. Jasieniak cho biết: “Điều này phụ thuộc vào mức độ mở rộng quy mô thành công của công nghệ, nhưng mục tiêu của chúng tôi là đạt được điều đó trong vòng 10 năm”.

Jatin Khanna, Giám đốc vận hành của công ty Viridian Glass, nói thêm: “Việc phát triển pin năng lượng mặt trời cửa sổ như vậy mang đến một cơ hội có thể dẫn tới đổi mới sáng tạo về vật liệu kính và công nghệ trong tương lai”.

Theo: Tạp chí tia sáng