19.10.13
Bài gốc được đăng trên Vnexpress "Tạo pin năng lượng mặt trời bằng vật liệu mới"
Tham khảo thông tin từ ĐH Stanford "Scientists develop heat-resistant materials that could vastly improve solar cell efficiency"

Các nhà khoa học Mỹ vừa tạo ra được một loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt, được sử dụng trong các tế bào quang điện nhằm chuyển hóa nhiệt năng từ mặt trời thành ánh sáng hồng ngoại - được các tế bào quang điện hấp thu và chuyển hóa thành điện năng. Không giống các vật liệu trước dây, chỉ chịu được nhiệt tối đa là 1.200 độ C, vật liệu mới gồm vonfram và gốm có thể duy trì nhiệt độ ổn định ở mức 1.370 độ C.

"Phát hiện này tạo ra một kỷ lục về hiệu suất ổn định nhiệt và là một bước tiến lớn trong lĩnh vực quang nhiệt điện", Shanhui Fan, giáo sư kỹ thuật điện của Đại học Stanford, cho biết.

Một pin năng lượng mặt trời thông thường gồm chất bán dẫn silicon có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng điện. Tuy nhiên ,chúng không hoàn toàn hiệu quả và chỉ phản ứng với ánh sáng hồng ngoại.

Nguyên lý hoạt động của loại pin mới. Vật liệu chịu nhiệt mới (emitter) có vai trò biến đổi nhiệt mặt trời thành ánh sáng hồng ngoại, giúp tế bào quang điện (cell) hấp thụ dễ dàng và chuyển hóa thành điện năng. Ảnh:http://goo.gl/oLAJtU
Sóng ánh sáng năng lượng cao hơn, bao gồm phần lớn quang phổ ánh sáng có thể nhìn thấy được, sẽ bị lãng phí như nhiệt, trong khi đó sóng ánh sáng năng lượng thấp hơn chỉ đơn giản đi qua các tấm điều khiển năng lượng mặt trời.

Về cơ bản, các nhà nghiên cứu biến đổi ánh sáng thành bước sóng ngắn hơn để truyền tế bào năng lượng mặt trời. Điều này làm tăng hiệu quả về mặt lý thuyết của pin mặt trời đến 80%.

Theo Paul Braun, giáo sư khoa học vật liệu tại Illinois, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết, về mặt lý thuyết, các pin năng lượng mặt trời một mối nối chỉ có thể đạt được 34% hiệu quả, nhưng trên thực tế thì không đạt được mức độ này bởi chúng mất phần lớn năng lượng mặt trời trong quá trình chuyển đổi. Do đó, nhóm nghiên cứu cố gắng khắc phục hạn chế này bằng quá trình quang nhiệt điện và một máy nhiệt phát chịu nhiệt đặc biệt.

Việc chuyển đổi nhiệt năng thành ánh sáng hồng ngoại cho phép các pin năng lượng mặt trời hấp thụ và tạo ra điện hay còn gọi là quang nhiệt điện. Trước đây, các nhà khoa học từng cố gắng thiết kế một hệ thống quang nhiệt điện nhưng không thành công.