Phát hiện cách khai thác tối đa năng lượng Mặt Trời

Nhóm các nhà khoa học của Viện nghiên cứu MIT (Mỹ) đã phát hiện một số phương pháp có thể chuyển đổi năng lượng Mặt Trời thành điện năng hiệu quả hơn trước.

Phát hiện của nhóm này (bao gồm tiến sĩ David Bierman, các giáo sư Evelyn Wang và Marin Soljacic, và bốn người khác) vừa được công bố trên tạp chí Năng lượng thiên nhiên (Mỹ).

Kể từ năm 1961, đã có một lý thuyết về giới hạn chuyển hóa năng lượng, được gọi là Giới hạn Shockley-Queisser. Theo đó, các tấm pin năng lượng Mặt Trời có thể chuyển đổi nhiệt năng Mặt Trời mà chúng thu được thành năng lượng để thắp sáng (quang năng). Tuy nhiên việc chuyển đổi này có giới hạn, nghĩa là không phải toàn bộ nhiệt năng thu được đều có thể biến thành quang năng. Có một phần nhiệt năng thừa sẽ bị mất đi một cách vô ích.

Viên pin năng lượng Mặt Trời đang được thử nghiệm. (Nguồn: Phys.org).

Đối với một tấm pin đơn (1 lớp) làm bằng silicon (silicon được sử dụng chế tạo phần lớn các tấm pin năng lượng Mặt Trời) mức giới hạn này là 32% - tức chỉ 32% năng lượng Mặt Trời thu được có thể được chuyển thành ánh sáng phục vụ nhu cầu con người.

Trong nghiên cứu mới, nhóm các nhà khoa học đã tìm ra một số phương pháp tăng đáng kể hiệu suất sử dụng loại năng lượng sạch này.

Phương pháp thứ nhất là sử dụng nhiều lớp pin. Đây là phương pháp đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi nhằm tận dụng năng lượng Mặt Trời thu được càng nhiều càng tốt.

Phương pháp thứ hai là chuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành nhiệt năng trước khi chuyển thành điện để thắp sáng. Phương pháp này sử dụng các thiết bị chuyển đổi có tên gọi là STPV mà nhóm này đã chứng minh là rất hiệu quả.

"Chúng tôi tin rằng đây là một bước tiến mới" - giáo sư Wang nói. "Như chúng tôi đã chứng minh, thiết bị STPV có hiệu suất chuyển đổi năng lượng Mặt Trời thành điện cao hơn hẳn so với các loại pin truyền thống".

Cách làm của họ khá đơn giản. Số năng lượng Mặt Trời không được sử dụng đến đáng lẽ bị tiêu hao dưới dạng nhiệt tỏa ra từ các tấm pin năng lượng Mặt Trời sẽ được hấp thụ vào một lớp vật chất trung gian bên dưới tấm pin. Bằng cách điều chỉnh vật liệu và cấu tạo của lớp trung gian, nhiệt được chuyển thành điện thắp sáng. Do đó năng lượng Mặt Trời thu được sẽ được tận dụng hết, không bị bỏ phí, ông Wang cho biết.