Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu cho phép cửa sổ vừa cung cấp điện vừa kiểm soát nhiệt độ cho ngôi nhà (23/07/2018)

Xu hướng xây dựng thân thiện với môi trường đã làm tăng mức độ phổ biến của lớp phủ cửa sổ, làm giảm chi phí sưởi ấm và làm mát bằng cách ngăn chặn những phần ánh nắng mặt trời không cần thiết. Điều này tạo cảm hứng cho các nhà khoa học và kỹ sư chế tạo pin mặt trời mỏng, trong suốt để biến cửa sổ thành máy phát điện thu nhỏ. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tiến thêm một bước và kết hợp hai chức năng này vào trong một vật liệu phù hợp với cửa sổ để tăng gấp đôi hiệu quả sử dụng năng lượng của hộ gia đình. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Joule.

Hin-Lap Yip, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Pin mặt trời được gắn vào tòa nhà là một ví dụ điển hình cho thị trường trong đó, pin mặt trời silicon dù có giá thành rẻ và hiệu suất nhất định, nhưng không phải phù hợp nhất do pin mờ và nặng. Thay vào đó, chúng tôi có thể sản xuất pin mặt trời hữu cơ dưới dạng màng bán trong suốt, có trọng lượng nhẹ và đầy màu sắc với khả năng biến đổi cửa sổ thành máy phát điện và tấm cách nhiệt một cách hoàn hảo”.

Để tạo ra một nguyên mẫu vừa có khả năng sản xuất điện vừa ngăn chặn nhiệt dư thừa, các nhà nghiên cứu đứng đầu là giáo sư khoa học vật liệu Fei Huang đã thực hiện hành động cân bằng theo ba hướng giữa khai thác ánh sáng để sản xuất điện, ngăn chặn ánh sáng để cách nhiệt và truyền ánh sáng như một cửa sổ bình thường. Thông qua hòa trộn và kết hợp giữa các vật liệu với các hợp chất hóa học được đề xuất trước đây phục vụ nhiều mục đích, các nhà khoa học đã tạo ra một thiết bị cho phép phần ánh nắng mặt trời nhìn thấy xuyên qua, cản trở ánh sáng hồng ngoại và chuyển đổi vùng ánh sáng hồng ngoại gần ở giữa vào dòng điện.

Các tính toán cho thấy về lý thuyết, việc lắp đặt các cửa sổ có thể giảm 50% sự phụ thuộc của hộ gia đình vào các nguồn điện bên ngoài. Dù ước tính mỗi inch vuông của cửa sổ sẽ được ốp pin mặt trời đa năng, nhưng chỉ cần tăng nhẹ hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ 6,5%. 

Vật liệu có chức năng kép này vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng các tác giả hy vọng vật liệu mới sẽ mở đường cho các công nghệ mới. Ông Yip cho biết: “Việc chế tạo pin mặt trời polyme bán trong suốt đa năng cách nhiệt chỉ là bước khởi đầu cho việc thăm dò các dứng dụng mới của pin mặt trời hữu cơ. Một phiên bản được thiết kế riêng cho nhà kính tự cấp năng lượng chỉ là một trong số nhiều sản phẩm có tác động lớn mà chúng tôi muốn phát triển trong cho tương lai".

Nguồn: N.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 17/7/2018