Thành phố mới sắp vận hành nhờ năng lượng mặt trời hấp thụ từ cửa sổ

Các nhà nghiên cứu ước tính rằng 12.000 ô cửa sổ tại Trung tâm thương mại thế giới ở thành phố New York có thể cung cấp năng lượng điện cho hơn 350 căn hộ.

Sự phát triển trong công nghệ chuyển hóa năng lượng mặt trời có thể biến các tấm pin trở thành dạng bán trong suốt. Dự án này đã được Phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ Los Alamos phát triển từ năm 2014. Và đến nay, nhóm nghiên cứu đã đạt được những bước tiến vượt bậc.

Công nghệ này sử dụng một chất bán dẫn cực kỳ nhỏ được gọi là chấm lượng tử để vừa tạo ra độ trong suốt vừa có thể "thu hoạch" ánh sáng mặt trời. Trưởng nhóm nghiên cứu, ông Viktor Klimov giải thích rằng ông và nhóm nghiên cứu đã đổ hỗn hợp chấm lượng tử và nhựa PVP lên trên một mảnh thủy tinh và dàn mỏng lớp hỗn hợp này. Những chấm lượng tử sẽ có thể được điều chỉnh để lựa chọn hấp thu những bước sóng ánh sáng nhất định.

Nhóm nghiên cứu cho biết rằng các chấm lượng tử này sẽ có tuổi thọ lên đến 14 năm. Hiện nay hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 1,9%. Tuy nhiên, công nghệ này sẽ tiếp tục được phát triển để đạt lên tới 6%.

Nhóm nghiên cứu với tấm pin mặt trời trong suốt dùng làm cửa sổ. (Nguồn ảnh: Los Alamos).

Các công nghệ biến ánh sáng mặt trời thành điện hiện tại vẫn kém hiệu quả. Các tấm pin mặt trời chưa thể hấp thụ toàn bộ năng lượng của ánh sáng mặt trời. Nói chung, những tế bào năng lượng mặt trời tốt nhất hiện tại chỉ có thể chuyển 25% năng lượng mà nó nhận được thành điện. Tại sao vậy? Thực tế là ánh sáng mặt trời, như tất cả các loại ánh sáng khác, bao gồm một quang phổ với các bước sóng khác nhau, mỗi bước sóng có một cường độ khác nhau. Có những bước sóng quá yếu không thể giải phóng các electron còn một số bước sóng lại quá mạnh với silicon.

Hơn nữa, các tấm pin mặt trời cần được đặt ở những vị trí cực kỳ đặc biệt. Góc của các tấm pin mặt trời cần được tính toán để có thể nhận được tối đa lượng ánh sáng mặt trời và đương nhiên những tấm pin mặt trời chỉ thực sự hữu ích nếu được đặt ở nơi có nhiều ánh sáng mặt trời.

Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm phát triển những tấm pin mặt trời hiệu quả hơn. Các tế bào năng lượng mặt trời dạng màng mỏng, được sản xuất từ cadmium, mỏng hơn nhiều so với tế bào silicon và có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời tốt hơn. Nhưng hiện tại, khả năng biến năng lượng thu thập được thành điện năng của tế bào năng lượng mặt trời cadmium vẫn còn khá kém. Tuy nhiên, các nhà khoa học muốn nghiên cứu thêm về loại tế bào năng lượng mặt trời này bởi chúng có mức giá rẻ và kích thước thuận tiện.