Pin năng lượng mặt trời trong suốt có thể làm cửa sổ nhà

Thứ bảy, 19/06/2021

Các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc tuyên bố đã phát triển thành công pin năng lượng mặt trời trong suốt hoạt động như tấm kính cường lực, có thể dùng làm cửa sổ các toà nhà. Pin năng lượng mặt trời trong suốt có thể được sử dụng làm cửa sổ nhà.

Bước đột phá còn giúp tăng hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng so với trước đây. Đồng thời, còn đặt nền tảng cho việc phát triển các tế bào pin năng lượng mặt trời song song, kết hợp sức mạnh của hai công nghệ Silicon và Perovskite riêng biệt nhưng bổ sung cho nhau.

Các tế bào năng lượng dựa trên Silicon vốn đóng vai trò trụ cột ngành công nghệ năng lượng mặt trời trong nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, sự phát triển của các tế bào năng lượng dựa trên Perovskite gần đây thể hiện nhiều ưu điểm riêng của nó.

Pin mặt trời hữu cơ là nguồn cung cấp năng lượng tái tạo đáng chú ý. Chúng linh hoạt hơn các công nghệ khác, có thể chế tạo dưới dạng trong suốt hoặc nửa trong suốt. Những bước sóng ánh sáng mà chúng thu được cũng có thể điều chỉnh. Trên lý thuyết, điều này sẽ giúp pin mặt trời hữu cơ trở thành vật liệu lý tưởng để làm mái nhà kính.

Với công nghệ Perovskite, hiệu suất pin mặt trời không ngừng được cải thiện, đặc biệt thú vị khi kết hợp chúng với các tế bào dựa trên Silicon truyền thống, giúp giảm chi phí lắp đặt và mang lại hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn.

Tế bào năng lượng mặt trời song song là trọng tâm trong nghiên cứu mới nhất của các nhà khoa học Mỹ và Trung Quốc, được phát triển dựa trên nghiên cứu trước đó về vật liệu điện cực cho pin mặt trời Perovskite. Họ đã chỉ ra cách các màng siêu mỏng của vàng, có thể được sử dụng làm điện cực trong suốt cho các tế bào này, song phải rất khó khăn để tạo ra một lớp đồng nhất, dẫn đến độ dẫn điện kém hơn. Các tác giả của nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc sử dụng crom làm lớp hạt để hình thành màng vàng sẽ khắc phục được những hạn chế đó.

“Thông thường, nếu tạo một lớp mỏng bằng vật liệu giống như vàng, các hạt nano sẽ kết hợp với nhau và tập hợp lại như những hòn đảo nhỏ. "Chromium" có năng lượng bề mặt lớn, cung cấp vị trí tốt để vàng phát triển bên trên và nó thực sự cho phép vàng tạo thành một màng mỏng liên tục” - Dong Yang, trợ lý giáo sư nghiên cứu về Công nghệ và Khoa học Vật liệu tại Đại học Penn State (Mỹ), cho biết.

Các điện cực siêu mỏng đã được chứng minh tính ổn định như một phần của tế bào Perovskite đang hoạt động và chứng tỏ hiệu quả cao trong thử nghiệm của nhóm. Riêng tế bào Perovskite này đã thể hiện hiệu suất 19,8% - nhóm nghiên cứu cho biết đây là “kỷ lục đối với một tế bào bán trong suốt”. Kết hợp một tế bào Perovskite với một tế bào Silicon để tạo thành một phiên bản song song đạt hiệu suất 28,3%, cao hơn 5% so với chỉ riêng tế bào Silicon cung cấp.

“Để hiệu suất tăng thêm 5% không phải vấn đề đơn giản. Về cơ bản, điều này có nghĩa chúng ta đang chuyển đổi thêm khoảng 50W ánh sáng mặt trời cho mỗi m2 của vật liệu pin mặt trời. Các trang trại năng lượng mặt trời có thể bao gồm hàng nghìn mô-đun, do đó, điện năng tổng được tạo ra rất lớn và đó là một bước đột phá” - Shashank Priya, một tác giả khác của nghiên cứu nói.

Vẫn còn nhiều việc phải làm để biến những phát hiện này thành một loại pin mặt trời bán sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, các nhà khoa học khẳng định họ đã giải quyết được hai vấn đề quan trọng trong sự phát triển của pin mặt trời song song, đó là độ trong suốt và độ dẫn điện của điện cực trên cùng.

“Chúng ta sẽ sớm thấy các tế bào năng lượng mặt trời trong suốt ở trên các ô cửa sổ trong nhà và toà nhà văn phòng. Đây là một bước tiến lớn - cuối cùng chúng tôi đã thành công trong việc tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời bán trong suốt với hiệu suất cao hơn”, các nhà nghiên cứu cam kết.

Theo ông Miles Barr – người sáng lập và cũng là Giám đốc công nghệ của Ubiquitous Energy, loại pin mặt trời mới này có thể sử dụng cho các cửa sổ ở các tòa nhà, đồng thời cũng có thể được dùng cho các kính chắn gió và kính ở cửa xe ô tô, thậm chí nó có thể được dùng làm màn hình cho chiếc điện thoại iPhone. Điểm tạo ra sự khác biệt của sản phẩm này, theo ông Barr, chính là loại thuốc nhuộm hữu cơ được sử dụng để phủ lên bề mặt kính cho phép ánh sáng mặt trời đi xuyên qua, giống như các cửa sổ bình thường – nhưng lại hấp thu được các tia hồng ngoại có trong luồng ánh sáng mặt trời đó.

Barr cho biết, theo kiểm định, các tấm pin mặt trời trong suốt của Ubiquitous Energy đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 9,8%, có thể tạo ra 2/3 năng lượng so với các tấm pin năng lượng mặt trời truyền thống có thể tạo ra; giảm tới 20% chi phí lắp đặt so với việc lắp đặt hệ thống pin mặt trời thông thường. Đồng thời dễ dàng sử dụng mà không bị giới hạn về mặt thẩm mỹ và công năng do nó trong suốt như các loại kính thông thường. Trong khi một số công ty khác đang trong giai đoạn phát triển các sản phẩm tương tự nhưng chủ yếu vẫn đang ở giai đoạn sơ khai, thì đây là một sản phẩm mới nổi bật cho phép khai thác năng lượng mặt trời ở mức độ thương mại hóa dễ dàng bên cạnh các giải pháp khác. Tại bang California – nơi Ubiquitous Energy đặt trụ sở – yêu cầu mọi ngôi nhà mới đều kết hợp một số công nghệ khai thác năng lượng mặt trời nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch vốn đang dần cạn kiệt. “Điều này khiến cửa sổ ClearView Power trở thành sản phẩm lý tưởng vì chủ nhà có thể dùng nó theo cách truyền thống nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu của chính quyền và giảm bớt hóa đơn tiền điện” – ông Miles Barr chia sẻ.

Nguồn: Báo GDTĐ, VnExpress

Tags