Phát triển lăng kính giúp pin Mặt trời nhận tối đa ánh sáng ở mọi góc

Công nghệ pin mặt trời bây giờ yêu cầu các solar cell phải hấp thụ ánh nắng một cách trực tiếp mới tạo ra được hiệu suất chuyển đổi cao nhất. Hệ quả nảy sinh là những hệ thống pin mặt trời gắn cố định chỉ có hiệu suất tối đa trong vài tiếng mỗi ngày. Nếu muốn tối ưu hiệu suất từ lúc mặt trời mọc đến khi mặt trời lặn, những tấm solar cell sẽ được trang bị hệ thống cơ học tự thay đổi góc nghiêng cho đúng vị trí ánh sáng chiếu vào. Giải pháp này vừa phức tạp, vừa tốn năng lượng để vận hành máy móc.

Đó là lúc nghiên cứu mới của các kỹ sư đại học Stanford, California, Mỹ sẽ giúp ích cho quá trình phổ biến và tăng tỷ lệ điện mặt trời sản xuất phục vụ con người.


Ánh sáng mặt trời ở mọi góc đều có thể được lăng kính thu lại với cường độ tối đa.

Kết quả nghiên cứu của họ là những lăng kính hình kim tự tháp ngược như trong hình trên. Ánh sáng mặt trời ở mọi góc đều có thể được lăng kính thu lại với cường độ tối đa, trước khi chiếu trực tiếp lên bề mặt các solar cell, để biến photon trở thành dòng electron nhờ hiệu ứng quang điện.

Nhóm kỹ sư đại học Stanford đặt tên lăng kính này là AGILE - Axially Graded Index Lenses, thay thế cho tấm kính phẳng bảo vệ những solar cell trong các tấm pin mặt trời. Thử nghiệm cho thấy lăng kính này hấp thụ được 90% lượng ánh sáng mặt trời chiếu lên bề mặt, rồi sau đó hội tụ lại chùm photon để cường độ ánh sáng tăng gấp 3 lần trước khi chạm tới solar cell. Nhờ đó, tấm pin ở góc nào cũng vận hành hiệu quả, kể cả trong những ngày thời tiết không lý tưởng.


Thành thấu kính là những mặt gương để phản xạ ngược lại ánh sáng.

Nhìn hình, lăng kính có cấu trúc tưởng chừng đơn giản, nhưng nó được tạo ra từ nhiều tầng polymer và thủy tinh chồng lên nhau, mỗi chất liệu lại có hệ số tán xạ khác nhau. Thành thấu kính là những mặt gương để phản xạ ngược lại ánh sáng, triệt tiêu hao phí năng lượng. Cũng nhờ kết cấu nhiều chất liệu như thế này, lăng kính hấp thụ được nhiều dải sóng ánh sáng khác nhau. Thử thách đầu tiên là chọn ra những chất liệu có hệ số tán xạ phù hợp, để khi ghép lại, chúng tạo ra lăng kính hoạt động hoàn hảo nhất. Một thử thách khác trong việc lựa chọn chất liệu là chúng đều phải có tỷ lệ nở nhiệt tương đồng để lăng kính không nứt vỡ.

Công trình nghiên cứu này vừa được đại học Stanford đăng trên tờ tạp chí Microsystems & Nanoengineering.

TIN CŨ HƠN
Top 10 mẫu xe lưỡng cư ấn tượng nhất trên thế giới

Top 10 mẫu xe lưỡng cư ấn tượng nhất trên thế giới

Xuất hiện đầu tiên vào Chiến tranh Thế giới thứ II, xe lưỡng cư là loại phương tiện vừa hoạt động trên bờ, vừa có thể vận hành dưới nước

Đăng ngày: 12/10/2025
Cô nàng siêu robot Sophia từng tuyên bố “huỷ diệt loài người” 4 năm trước bây giờ ra sao?

Cô nàng siêu robot Sophia từng tuyên bố “huỷ diệt loài người” 4 năm trước bây giờ ra sao?

Khi được người sáng tạo ra mình hỏi về việc có muốn huỷ diệt loài người hay không, cô nàng siêu robot Sophia đã thẳng thắn đáp trả: "Được rồi, tôi sẽ huỷ diệt loài người".

Đăng ngày: 28/09/2025
Cánh diều khổng lồ lớn 500 mét vuông, kéo được cả tàu chở hàng dài 154 mét

Cánh diều khổng lồ lớn 500 mét vuông, kéo được cả tàu chở hàng dài 154 mét

Công ty Airseas của Pháp đã phát triển một chiếc diều có tên Seawing, họ tin nó có thể kéo được cả một con tàu chở hàng lớn di chuyển trên biển.

Đăng ngày: 21/09/2025
Cánh

Cánh "cổng liên lạc" trong phim viễn tưởng xuất hiện tại châu Âu

Một “cánh cổng thần kỳ” hệt trong phim sci-fi là ý tưởng của Lithuania và Ba Lan, nhằm kết nối con người của hai thành phố cách nhau 600km này.

Đăng ngày: 09/09/2025
Kenguru – chiếc xe sinh ra cho người khuyết tật, chỉ có một cửa duy nhất nhưng cực tiện cho người đi xe lăn

Kenguru – chiếc xe sinh ra cho người khuyết tật, chỉ có một cửa duy nhất nhưng cực tiện cho người đi xe lăn

Hãng Community Cars ở bang Texas (Mỹ) đã sáng chế ra một loại ô tô điện mang tên Kenguru, dành cho người khuyết tật phải ngồi xe lăn.

Đăng ngày: 05/09/2025

"Áo điều hòa" hòa giúp người lao động Nhật Bản hạ nhiệt trong mùa hè oi bức

Một loại áo trông có vẻ không thời trang lắm, căng phồng khi mặc vào vì có hai chiếc quạt bên trong, nhưng lại đang rất hút khách tại Nhật vì giúp người dân nơi này giải nhiệt mùa hè.

Đăng ngày: 27/08/2025
Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ

Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ

Bộ Tư lệnh Lực lượng Đặc biệt của Mỹ (SOCOM) hiện đang theo đuổi một chương trình mang tính cách mạng nhằm hỗ trợ năng lực siêu nhân cho binh sĩ trong nhiệm vụ tác chiến.

Đăng ngày: 24/08/2025
Khoa Học News