Harvard công bố 2,3 triệu hợp chất mới tạo điện từ mặt trời

Những nỗ lực tìm kiếm các loại vật liệu đa năng, rẻ hơn và có thể tạo ra điện từ năng lượng mặt trời đã đạt được một bước tiến mới khi Trường Đại học Harvard công bố danh mục 2,3 triệu hợp chất carbon hữu cơ có khả năng biến ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Dự án mang tên Năng lượng sạch (Clean Energy Project) của Trường Đại học Harvard đã sàng lọc các phân tử bằng cách sử dụng Mạng lưới cộng đồng thế giới (World Community Grid), một siêu máy tính ảo do IBM quản lý để khai thác sức mạnh điện toán dư thừa do các tình nguyện viên đóng góp. Dự án này đã đem lại đánh giá về hóa học lượng tử toàn diện nhất từng được thực hiện từ trước đến nay.

Giờ đây, các nhà khoa học có thể sử dụng các kết quả nghiên cứu này của Trường Đại học Harvard để tiếp tục khảo sát những hợp chất có tiềm năng nhất, từ đó có thể phát triển các vật liệu bán dẫn hữu cơ, các loại vật liệu mới và trên hết là các thiết bị phát điện, ví dụ như pin năng lượng mặt trời.

Khoảng 1.000 cấu trúc phân tử được đánh giá trong nghiên cứu của Trường Đại học Harvard có khả năng chuyển đổi ít nhất 11% lượng quang năng hấp thu được thành điện năng. 35.000 cấu trúc khác có khả năng đạt được hiệu suất chuyển đổi ít nhất là 10% hoặc hơn. Hiện nay, hầu hết các tế bào hữu cơ từng được đánh giá tính đến thời điểm hiện tại đều chỉ có thể chuyển đổi từ 4% đến 5% lượng quang năng hấp thu được trở thành điện năng. Các vật liệu năng lượng mặt trời sử dụng silicon tuy có thể đạt được hiệu suất khoảng 15% nhưng lại có giá thành đắt hơn nhiều.

Các pin năng lượng mặt trời hữu cơ có nhiều tiềm năng hơn so với các vật liệu truyền thống như silicon. Ví dụ, các loại vật liệu carbon có thể được sản xuất với giá thành rẻ và số lượng lớn bằng chính công nghệ hiện đang được sử dụng để sản xuất túi ni lông, vì vậy các cộng đồng dân cư xa xôi và nghèo khó cũng có thể được hưởng lợi. Các phiên bản của pin năng lượng mặt trời có thể được bọc, sơn hoặc phun trên mái nhà, cửa sổ và tường nhà, và cũng có thể đủ mỏng và đủ nhẹ để được sử dụng trên các thiết bị cầm tay.

Công bố mới này được Văn phòng Chính sách Khoa học và Công nghệ của Nhà Trắng đánh giá cao. Trước đây, Dự án Năng lượng sạch của Trường Đại học Harvard và Mạng lưới cộng đồng thế giới World Community Grid của IBM đã được đưa vào sáng kiến MGI (Materials Genome Initiative - Sáng kiến Gene vật liệu) do Tổng thống Obama khởi xướng từ tháng 6/2011 trong khuôn khổ nỗ lực tạo việc làm mới, giải quyết các thách thức xã hội, và nâng cao năng lực cạnh tranh toàn cầu của Mỹ thông qua việc thúc đẩy khoa học vật liệu.