Đột phá hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời tăng 15 lần

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Quang học thuộc Đại học Rochester (Mỹ) vừa có bước đột phá về năng lượng mặt trời.

Theo nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Light: Science and Applications, nhóm nghiên cứu đã công bố bước đột phá quan trọng trong công nghệ phát nhiệt điện mặt trời (STEG). Thiết bị mới được phát triển có hiệu suất cao gấp 15 lần so với các thiết bị hiện có, điều này mở ra triển vọng mới cho ngành năng lượng tái tạo.

Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Chunlei Gao, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng vật liệu “kim loại đen” tiên tiến để tối ưu hóa khả năng hấp thụ ánh sáng. Họ sử dụng kỹ thuật quang phổ laser femto giây để tạo ra các cấu trúc nano trên bề mặt kim loại, từ đó giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và quản lý nhiệt hiệu quả. Thiết bị mới bao gồm một mặt nóng và một mặt lạnh, được ngăn cách bởi vật liệu bán dẫn giúp chuyển đổi năng lượng nhiệt thành điện năng thông qua hiệu ứng Seebeck.

Được biết, hiệu suất của các thiết bị STEG trước đây chỉ đạt dưới 1%, trong khi các tấm pin mặt trời truyền thống có thể chuyển đổi khoảng 20% năng lượng. Vì vậy, cải tiến mới mà nhóm nghiên cứu đạt được là rất đáng xem cho các hệ thống phát nhiệt điện mặt trời.

Nhóm nghiên cứu không chỉ cải tiến vật liệu bán dẫn mà còn tập trung vào cấu trúc của mặt nóng và mặt lạnh, từ đó đạt được hiệu suất ấn tượng. Để đạt được điều này, giáo sư Guo Chunlei cho biết nhóm đã áp dụng ba chiến lược sáng tạo trong nghiên cứu.

Một phần trong nội dung nghiên cứu mà nhóm nghiên cứu đăng tải.

Đầu tiên là công nghệ “kim loại đen” giúp tăng cường khả năng hấp thụ ánh sáng và giảm thiểu tổn thất nhiệt. Thứ hai, họ đã phát triển một “nhà kính mini” bằng cách sử dụng miếng nhựa phủ kim loại đen giúp giảm thiểu mất nhiệt và nâng cao hiệu suất chuyển đổi nhiệt. Cuối cùng, cấu trúc nano tản nhiệt bằng nhôm ở mặt lạnh đã được tạo ra nhằm tăng cường chênh lệch nhiệt độ và cải thiện hiệu suất làm mát.

Công nghệ máy phát điện nhiệt mặt trời (STEG) hứa hẹn sẽ cung cấp năng lượng hiệu quả cho các thiết bị như đèn LED, cảm biến không dây cho Internet vạn vật (IoT) và thiết bị đeo. Nó cũng có thể trở thành một hệ thống năng lượng tái tạo độc lập, đặc biệt phù hợp cho các khu vực nông thôn, từ đó góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của năng lượng mặt trời trong tương lai.