Pin Mặt trời công nghệ nano carbon chuyển hóa nhiệt thành ánh sáng, tăng hiệu năng lên 80%

Đột phá ngành năng lượng Mặt Trời sẽ cho phép ta tận dụng nguồn năng lượng khổng lồ "từ trên trời rơi xuống".

Công nghệ chuyển ánh sáng thành năng lượng quả thật là thành tựu lớn của nhân loại, nhưng đáng buồn là ta chưa tối ưu hóa được nó: phần lớn năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Kết quả là hiệu năng của những tấm pin Mặt Trời ta thường thấy chỉ đạt 11-12%.

Hiển nhiên, các nhà nghiên cứu đều giật mình khi thấy xuất hiện công nghệ pin Mặt Trời mới cho phép nâng hiệu năng có thể lên tới 80%.

Pin Mặt trời công nghệ nano carbon chuyển hóa nhiệt thành ánh sáng, tăng hiệu năng lên 80%
Thiết kế pin Mặt trời mới bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng những photon nhiệt mang bức xạ cực tím. 

Loading...

Thiết kế pin Mặt Trời mới sử dụng một dãy ống nano carbon làm tường chắn, bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng những photon nhiệt mang bức xạ cực tím. Thiết bị sẽ đẩy lượng năng lượng ấy dưới dạng ánh sáng mang một bước sóng khác, có thể được “tái chế” thành điện.

“Các hạt photon nhiệt vẫn là photon thôi, chỉ khác ở chỗ nó phát ra từ một vật thể nóng”, kỹ sư Jinichiro Kono tới từ Đại học Rice giải thích. “Nếu bạn sử dụng camera hồng ngoại để quan sát một vật thể có nhiệt độ cao, bạn sẽ thấy nó hửng sáng. Có được hình ảnh đó là do camera bắt được những photon bị kích thích bởi nhiệt đó”.

Bức xạ hồng ngoại chính là thứ khiến cho ánh nắng Mặt Trời mang nhiệt. Hiển nhiên là nó vô hình trước mắt thường, nhưng quang phổ điện từ của nó cũng tương tự sóng vô tuyến hay tia X vậy. Bếp gas, lửa trại hay thậm chí con mèo đang nằm trên đùi bạn cũng phát ra bức xạ hồng ngoại.

Về cơ bản, bất cứ thứ gì tỏa nhiệt sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại.

Pin Mặt trời công nghệ nano carbon chuyển hóa nhiệt thành ánh sáng, tăng hiệu năng lên 80%
Đây là lớp ống nano carbon với khả năng giữ photon nhiệt và giảm băng thông của chúng, biến chúng thành ánh sáng để tiếp tục tạo điện.

Kỹ sư Gururaj Naik giải thích thêm: “Vấn đề nằm ở chỗ bức xạ nhiệt lại có băng thông rộng, trong khi đó công nghệ chuyển đổi ánh sáng thành điện năng lại chỉ hiệu quả khi nguồn phát có băng thông hẹp. Khó khăn nằm ở chỗ phải ép photon ánh sáng vốn có băng thông rộng đi qua một cánh cửa hẹp”.

Hệ thống mới khác biệt nhờ ứng dụng một lớp ống nano carbon cực mỏng, thứ công nghệ đã được một đội ngũ khác thử nghiệm năm 2016. Một trong những đặc tính khiến người ta đặt niềm tin vào ống nano carbon là electron bên trong ống chỉ có thể đi theo một hướng.

Thuộc tính trên gây ra một hiệu ứng có tên phân tán song khúc (hyberbolic dispersion), lớp phim nano carbon mỏng sẽ đóng vai trò dẫn điện một chiều. Điều này có nghĩa rằng photon nhiệt sẽ có thể đi vào thiết bị từ bất cứ hướng nào, nhưng chỉ thoát ra được ở một lối duy nhất.

Từ đó, quá trình chuyển biến nhiệt hành ánh sáng, rồi từ ánh sáng lại được chuyển hóa thành điện năng.

Pin Mặt trời công nghệ nano carbon chuyển hóa nhiệt thành ánh sáng, tăng hiệu năng lên 80%
Đội ngũ tới từ Đại học Rice đã chế tạo thành công thiết bị chứng minh được khái niệm trên.

Lớp ống nano carbon có thể chịu được nhiệt độ lên tới 700 độ C, nhưng đây vẫn chưa phải giới hạn trên của nó: trên lý thuyết, ống nano carbon có thể hứng chịu nhiệt lên tới 1.600 độ C.

Thử nghiệm đã thành công bước đầu, hệ thống đã có thể giảm băng thông của photon nhiệt và tạo ra ánh sáng. Bước tiếp theo sẽ là tái sử dụng số ánh sáng đó, chuyển hóa thành điện năng.

“Bằng viết ép toàn bộ lượng nhiệt năng thừa thành ánh sáng, chúng tôi có thể tiếp tục sản xuất điện một cách hiệu quả. Theo dự đoán ban đầu, hiệu năng hệ thống năng lượng Mặt Trời mới có thể đạt mốc 80%”, nhà nghiên cứu Naik nói.

Nghiên cứu đã được đăng tải trên ACS Photonics.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Dubai muốn trở thành thành phố xây bằng máy in 3D

Dubai muốn trở thành thành phố xây bằng máy in 3D

In 3D đã phát triển nhanh chóng và trở thành một công nghệ có thể sản xuất bất kỳ thứ gì, từ bộ phận cơ thể người cho tới bánh mỳ.

Đăng ngày: 29/07/2019
Học bơi và lặn không ướt áo nhờ công nghệ

Học bơi và lặn không ướt áo nhờ công nghệ

Nhờ các thiết bị công nghệ thực tế ảo, mọi người có thể học bơi, trải nghiệm cảm giác lặn sâu mà không cần đến hồ bơi.

Đăng ngày: 25/07/2019
Làm nông bằng robot độc lạ, đỉnh cao của nông dân

Làm nông bằng robot độc lạ, đỉnh cao của nông dân

Từ robot chim, robot nhổ cỏ đến robot trồng cây, hái quả... tạo nên nền nông nghiệp hiện đại và “ngầu“ nhất hiện nay!

Đăng ngày: 24/07/2019
Công nghệ tàng hình

Công nghệ tàng hình "giá rẻ" của Trung Quốc có thể qua mặt hệ thống radar quân sự

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa đạt được một loạt bước đột phá trong công nghệ vật liệu tàng hình mà, như tuyên bố của họ, có thể giúp chế tạo máy bay chiến đấu và các loại vũ khí khác nhẹ và rẻ hơn, đồng thời tránh bị phát hiện bởi hệ thống radar.

Đăng ngày: 24/07/2019
Airbus giới thiệu thiết kế máy bay

Airbus giới thiệu thiết kế máy bay "Chim săn mồi"

Mẫu máy bay mới của Airbus có hình dáng mô phỏng chim đại bàng hoặc chim ưng, giúp giảm đáng kể lực cản và tiết kiệm nhiên liệu.

Đăng ngày: 22/07/2019
Nông nghiệp thời AI: Cuộc cách mạng hướng đến mục tiêu bền vững

Nông nghiệp thời AI: Cuộc cách mạng hướng đến mục tiêu bền vững

Bằng cách giới thiệu các phương thức canh tác mới, AI đang chuyển đổi nông nghiệp theo hướng có lợi cho xã hội trên toàn cầu.

Đăng ngày: 22/07/2019
Elon Musk đầu tư trăm triệu USD để

Elon Musk đầu tư trăm triệu USD để "khâu" chip vào não người

Công ty Neuralink do tỷ phú Elon Musk đầu tư muốn đưa cả thiết bị thu thập dữ liệu vào não người chỉ bằng một cuộc phẫu thuật đơn giản.

Đăng ngày: 18/07/2019
Tiêu điểm
Khoa Học News