Hàn Quốc phát triển thành công tế bào năng lượng mặt trời mỏng hơn 100 lần so với tóc người

Công nghệ năng lượng mặt trời đã đạt được những thành tựu to lớn tính đến thời điểm này. Các nhà nghiên cứu đã vượt qua những rào chi phí khi lắp đặt các hệ thống thu năng lượng mặt trời trước đây. Giờ đây năng lượng mặt trời rẻ và dư thừa đến mức nhiều nơi trên thế giới chúng được cung cấp một cách miễn phí.

Nhưng để thực sự khai thác hết tiềm năng của nguồn năng lượng này, chúng ta cần phải tìm ra cách thu nhỏ những tấm pin mặt trời có kích thước lớn đang được sử dụng hiện nay. Chúng ta phải làm cách nào đó cho các tế bào năng lượng mặt trời trở nên nhỏ hơn, nhẹ hơn và thậm chí là có thể trang bị được cho những thiết bị đeo có kích thước nhỏ.

Đó là mục tiêu mà các nhà nghiên cứu Hàn Quốc hướng đến khi nghiên cứu các tế bào quang điện siêu mỏng và linh hoạt. Thậm chí chúng có thể được uốn cong và quấn quanh một chiếc bút chì – hoặc một cái gì đó thậm chí còn nhỏ hơn.

Jongho Lee, kỹ sư từ viện nghiên cứu Gwangju cho biết: "Các tế bào quang điện của chúng tôi chỉ dày khoảng 1 micromet".

Nói cách khác, các tế bào quang điện này mỏng hơn rất nhiều so với một sợi tóc của con người. Để dễ hình dung, bạn nên biết rằng một sợi tóc người rộng khoảng từ 10 đến 200 micromet và tế bào quang điện mà các nhà khoa học Hàn Quốc đang nghiên cứu mỏng gấp hàng trăm lần như thế.

Với độ mỏng như vậy, một ngày không xa các tế bào năng lượng mặt trời này sẽ được tích hợp vào các thiết bị điện tử cá nhân như vòng đeo tay thể dục, kính thông minh…

Công nghệ này cũng mở ra khả năng cung cấp các tấm pin năng lượng mặt trời kích thước lớn, có thể uốn cong để ứng dụng vào một số lĩnh vực như sản xuất quấn áo thông minh.

Nhóm nghiên cứu phát triển các tế bào quang điện này dựa trên vật liệu bán dẫn, gallium arsenide. Họ dập trực tiếp các tế bào này lên một bề mặt linh hoạt (dẻo), sau đó hàn lạnh chúng với các điện cực trên bề mặt vật liệu. Một lớp kim loại được bố trí bên dưới pin quang điện để phản xạ lại bất kỳ photon nào đi lạc vào tế bào quang điện.

Trong thử nghiệm của các nhà nghiên cứu (được báo cáo trên Applied Physics Letters) người ta thấy rằng các tế bào siêu mỏng này có thể bọc xung quanh bán kính nhỏ chỉ 1,4 mm. Lee cho biết: "Các tế bào mỏng hơn sẽ dễ dàng uốn cong hơn. Chúng hoạt động thậm chí tốt hơn so với các tế bào năng lượng của công nghệ cũ".

Các nhà nghiên cứu tại MIT đầu năm nay cũng công bố một nghiên cứu tương tự với các nhà khoa học Hàn Quốc. Họ đã tạo ra được các tế bào quang điện mỏng đến mức có thể đặt lên một bong bóng xà phòng mà không làm nó vỡ. Vấn đề duy nhất với tế bào năng lượng mặt trời này là nó quá sáng nên chưa thể ứng dụng trên thực tế.

Nhưng các nhà khoa học không chỉ quan tâm đến việc làm cho các tấm pin mặt trời nhỏ hơn và nhẹ hơn mà còn nỗ lực làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn.

Năm ngoái, các nhà khoa học từ Đại học Stanford phát triển các tế bào năng lượng mặt trời có thể hấp thụ ánh sáng mặt trời nhiều hơn đáng kể so với loại truyền thống bằng cách sử dụng một công nghệ gọi là nanowires.

Tháng trước, các nhà nghiên cứu từ Đại học New South Wales (UNSW) tại Úc đã thiết lập một kỷ lục thế giới mới về hiệu quả năng lượng mặt trời với việc tạo ra được tế bào quang điện có thể hấp thụ hơn một phần ba (34,5 phần trăm) nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời.

Nhà nghiên cứu Mark Keevers cho biết: "Kết quả đáng khích lệ này cho thấy chúng ta vẫn có khả năng làm cho các tế bào năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả hơn. Trích xuất được nhiều năng lượng hơn từ một chùm ánh sáng mặt trời là cơ sở quan trọng để giảm chi phí sản xuất loại điện năng này vì nó giúp giảm chi phí đầu tư và thu hồi vốn nhanh hơn".

Các nhà khoa học tính toán rằng năng lượng mặt trời từ các tấm pin trên máy nhà có thể đáp ứng được 50% nhu cầu năng lượng của toàn nước Mỹ. Nếu điều này xảy ra, con người sẽ bớt phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch – một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm môi trường và hiện tượng hiệu ứng nhà kính.

Tham khảo: sciencealert