Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phương pháp mới làm tăng hiệu suất của tế bào quang điện (01/08/2014)

Các tế bào quang điện cần phải được làm mát để bảo đảm 2 yếu tố là hiệu suất và tuổi thọ, tuy nhiên, các phương pháp làm mát chủ động tỏ ra không khả thi, do rất đắt và chặn mất những tia nắng chiếu vào các tế bào quang điện. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đến từ trường đại học Standord đã tạo ra một dạng tế bào quang điện mới có thể tự làm mát.

Các nhà nghiên cứu đã đặt một miếng có dạng hình kim tự tháp nón lên trên bề mặt của tế bào quang điện, để các chùm tia hồng ngoại sẽ bị phản xạ ngược trở lại trong khi ánh sáng vẫn được các tế bào quang điện hấp thu và tạo ra năng lượng. Kết quả lại các tấm pin quang điện được tối ưu hoá để có thể tạo ra nhiều điện năng hơn, và theo các nhà khoa học thì nó đã gần đạt mức lý tưởng. Mặc dù nhóm nghiên cứu vẫn còn nhiều việc phải làm với các thử nghiệm thực tế, nhưng họ cũng đang chuẩn bị cho các sản phẩm thương mại.​

Trước đó, các nhà nghiên cứu của IBM cũng có một phương pháp khác: phun nước lên bề mặt các tấm panen mặt trời thông qua các kênh dẫn mini không chỉ giúp tăng hiệu suất hoạt động cho pin mà còn giúp thanh lọc nước biển trở thành nước ngọt. Pin quang điện tập trung (Concentrated Photivaltaic Cells - CPV) sử dụng nhiều ống kính để tập trung phần lớn năng lượng mặt trời vào một tiết diện tương đối nhỏ của vật liệu quang điện và do vậy làm tăng nhiệt độ lên khá cao, khoảng 120^oC. Nhiệt độ này khiến hiệu suất của pin bị giảm, kéo theo lượng điện năng tạo ra cũng giảm. Do đó, giữ cho các tấm pin mặt trời luôn ở nhiệt độ ổn định (không quá nóng) là điều rất quan trọng. Với nhận định này, IBM đã phát triển một loại pin quang điện có độ tập trung siêu cao - một panen mặt trời lai kết hợp với công nghệ tản nhiệt chíp máy tính hiện đại. Điểm đặc biệt của loại panen này là nó có những kênh dẫn chứa đầy nước giúp làm mát các tế bào quang điện, sau đó lượng nước nóng này có thể được sử dụng cho công việc khử mặn nước biển. Thông thường, nước biển được khử mặn bằng cách chưng cất, làm bay hơi để khử muối. Tuy nhiên, thực hiện phương pháp này rất tốn kém và đòi hỏi phải đun nóng nước. Do vậy, sử dụng lượng nước nóng còn lại sau khi tản nhiệt cho pin mặt trời sẽ giúp tiết kiệm tối đa chi phí đồng thời tăng đáng kể hiệu quả năng lượng.

Thông thường, nước biển được khử mặn bằng cách chưng cất, làm bay hơi để khử muối. Tuy nhiên, thực hiện phương pháp này rất tốn kém và đòi hỏi phải đun nóng nước. Do vậy, sử dụng lượng nước nóng còn lại sau khi tản nhiệt cho pin mặt trời sẽ giúp tiết kiệm tối đa chi phí đồng thời tăng đáng kể hiệu quả năng lượng. Phương pháp của IBM hiệu quả hơn hẳn với mỗi kênh dẫn nhỏ được thiết kế sao cho khi phình ra vừa đúng với kích thước tế bào quang điện để dòng nước tiếp cận gần hơn với nguồn phát nhiệt, nhờ đó giúp tản nhiệt nhanh hơn.

Nguồn: www.vista.vn (Theo New Scientist/Engadget​)