Đột phá công nghệ: Điện mặt trời tăng hiệu suất gấp 1.000 lần

Phát hiện đột phá trong công nghệ năng lượng mặt trời

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (Đức) đã công bố một phương pháp mới giúp tăng đáng kể khả năng sản xuất điện của một số vật liệu khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Phương pháp này liên quan đến việc xếp chồng các lớp tinh thể siêu mỏng theo một trình tự chính xác, từ đó tạo ra một bộ hấp thụ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn rất nhiều so với các vật liệu truyền thống.

Phương pháp xếp chồng các lớp tinh thể siêu mỏng

Vật liệu chính của phương pháp xếp chồng này là bari titanat (BaTiO₃) – một loại vật liệu có thể biến ánh sáng thành điện năng, nhưng hiệu suất khi dùng riêng lẻ vẫn còn hạn chế.

Nhóm nghiên cứu đã nhúng các lớp mỏng bari titanat giữa hai lớp vật liệu khác là stronti titanat và canxi titanat, kết quả tạo ra một cấu trúc mới có khả năng sản xuất điện mạnh hơn rất nhiều.

Cấu trúc đặc biệt này tạo ra lượng điện nhiều hơn tới 1.000 lần so với bari titanat riêng lẻ, ngay cả khi sử dụng ít điện hơn.

Vậy vì sao cấu trúc này hiệu quả đến vậy?

Theo tiến sĩ Akash Bhatnagar – người đứng đầu nghiên cứu cho biết:

• Điểm then chốt nằm ở việc xếp xen kẽ vật liệu có tính sắt điện với vật liệu có tính thuận điện.
• Dù vật liệu thuận điện không tự tách điện tích, nhưng trong những điều kiện đặc biệt (ví dụ: nhiệt độ thấp hoặc khi cấu trúc thay đổi nhỏ), chúng có thể hoạt động giống như vật liệu sắt điện.
• Khi các lớp vật liệu được xếp chồng, khả năng hấp thụ ánh sáng và quản lý điện tích được cải thiện rõ rệt, giúp tăng cường khả năng sản xuất điện.

Để tạo ra các lớp tinh thể siêu mỏng, Nhóm nghiên cứu đã dùng tia laser công suất cao để bay hơi các tinh thể và lắng đọng thành những lớp siêu mỏng, chỉ dày khoảng 200 nanomet. Kết quả tạo ra một cấu trúc gồm tới 500 lớp.

Cấu trúc này tạo ra dòng điện mạnh hơn tới 1.000 lần so với bari titanat tinh khiết có độ dày tương đương, dù chỉ sử dụng chưa đến 2/3 lượng vật liệu quang điện.

Ý nghĩa của nghiên cứu mới đối với ngành năng lượng mặt trời

Những phát hiện này có thể tạo ra bước ngoặt lớn cho ngành năng lượng mặt trời. Bởi các tấm pin sản xuất theo công nghệ này có thể hiệu quả hơn nhiều, chiếm ít diện tích hơn, phù hợp với không gian đô thị có diện tích hạn chế. Đặc biệt, vật liệu dễ sản xuất hơn, bền hơn và cũng không cần đóng gói đặc biệt như một số công nghệ pin mặt trời hiện tại.

Do đó, dù cần thêm nghiên cứu để hiểu rõ cơ chế hoạt động bên trong, nhưng kết quả này đã mở ra một tương lai đầy hứa hẹn cho pin mặt trời và các thiết bị dùng năng lượng ánh sáng, hứa hẹn thay đổi cách con người khai thác năng lượng từ nguồn năng lượng mặt trời.

Đừng quên theo dõi SUNEMIT để cập nhật những tin tức mới nhất về lĩnh vực năng lượng mặt trời bạn nhé!