Một nghiên cứu mới cho biết việc thiết kế các tấm pin mặt trời trong các đường kẻ caro giúp tăng khả năng hấp thụ ánh sáng lên 125%.
Các nhà nghiên cứu cho biết bước đột phá này có thể dẫn đến việc sản xuất các tấm pin mặt trời mỏng hơn, nhẹ hơn và linh hoạt hơn có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều ngôi nhà hơn và được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm hơn.
Nghiên cứu – do các nhà nghiên cứu từ Đại học York dẫn đầu và được thực hiện với sự hợp tác của Đại học Lisbon (CENIMAT-i3N) – đã tìm hiểu tác động của các thiết kế bề mặt khác nhau lên sự hấp thụ ánh sáng mặt trời trong pin mặt trời, chúng kết hợp với nhau tạo thành các tấm pin mặt trời.
Các nhà khoa học phát hiện ra rằng thiết kế bàn cờ đã cải thiện sự nhiễu xạ, giúp tăng khả năng hấp thụ ánh sáng, sau đó được sử dụng để tạo ra điện.
Ngành năng lượng tái tạo không ngừng tìm kiếm những cách thức mới để thúc đẩy sự hấp thụ ánh sáng của pin mặt trời trong các vật liệu nhẹ có thể được sử dụng trong các sản phẩm từ mái ngói đến buồm thuyền và thiết bị cắm trại.
Silicon cấp năng lượng mặt trời – được sử dụng để tạo ra pin mặt trời – rất tốn năng lượng để sản xuất, vì vậy việc tạo ra các tế bào mỏng hơn và thay đổi thiết kế bề mặt sẽ làm cho chúng rẻ hơn và thân thiện hơn với môi trường.
Tiến sĩ Christian Schuster từ Khoa Vật lý cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy một mẹo đơn giản để tăng cường sự hấp thụ của các tế bào năng lượng mặt trời mỏng. Các cuộc điều tra của chúng tôi cho thấy rằng ý tưởng của chúng tôi thực sự cạnh tranh với việc tăng cường khả năng hấp thụ của các thiết kế phức tạp hơn – đồng thời hấp thụ nhiều ánh sáng hơn sâu trong mặt phẳng và ít ánh sáng gần chính cấu trúc bề mặt.
“Quy tắc thiết kế của chúng tôi đáp ứng tất cả các khía cạnh liên quan của việc bẫy ánh sáng cho pin mặt trời, dọn đường cho các cấu trúc nhiễu xạ đơn giản, thiết thực và nổi bật, với tác động tiềm tàng ngoài các ứng dụng quang tử.
“Thiết kế này mang lại tiềm năng tích hợp sâu hơn nữa pin mặt trời vào các vật liệu mỏng hơn, linh hoạt hơn và do đó tạo ra nhiều cơ hội sử dụng năng lượng mặt trời trong nhiều sản phẩm hơn.”
Nghiên cứu cho thấy nguyên tắc thiết kế có thể tác động không chỉ trong lĩnh vực pin mặt trời hoặc đèn LED mà còn trong các ứng dụng như tấm chắn âm thanh, tấm chắn gió, bề mặt chống trượt, ứng dụng cảm biến sinh học và làm mát nguyên tử.
Tiến sĩ Schuster nói thêm: “Về nguyên tắc, chúng tôi sẽ triển khai lượng điện mặt trời nhiều hơn mười lần với cùng một lượng vật liệu hấp thụ: pin mặt trời mỏng hơn mười lần có thể cho phép mở rộng nhanh chóng quang điện, tăng sản lượng điện mặt trời và giảm đáng kể lượng khí thải carbon của chúng ta.
“Trên thực tế, vì tinh chế nguyên liệu thô silicon là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng nên các tế bào silicon mỏng hơn mười lần sẽ không chỉ giảm nhu cầu về các nhà máy lọc dầu mà còn giảm chi phí, do đó giúp chúng ta chuyển đổi sang một nền kinh tế xanh hơn.”
Dữ liệu từ Bộ Kinh doanh, Năng lượng & Chiến lược Công nghiệp cho thấy năng lượng tái tạo – bao gồm cả điện mặt trời – chiếm 47% sản lượng điện của Vương quốc Anh trong ba tháng đầu năm 2020.
Tuấn Nguyễn (theo Đại học York)