Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình
Theo: Dink Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Nghiên cứu vẫn còn mới nhưng hãy tự tin là một khi các nhà khoa học chứng minh được nó khả thi, họ sẽ làm mọi cách để khiến nó hiệu quả gấp vài lần hiện tại.

Công nghệ pin Mặt Trời chưa đạt tới giới hạn, việc ta có thể lấy ánh nắng và chuyển hóa nó thành điện năng vẫn chưa phải mức cao nhất ta có thể đạt được. Thậm chí, tấm pin Mặt Trời vẫn có thể hiện đại hơn được nữa.

Trong lĩnh vực nghiên cứu vẫn còn đầy tiềm năng này, pin Mặt Trời vẫn liên tục được cải tiến. Chẳng hạn như một cửa kính vừa có tác dụng làm cửa sổ đón nắng vào nhà, lại vừa có thể làm tăng hiệu quả của việc tiếp nhận năng lượng của từng hạt photon ánh sáng. Một mức độ hiệu quả như mơ, nhưng điều đó hoàn toàn có thực.

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình - Ảnh 1.

Đây là cách tấm pin năng lượng Mặt Trời mới tận dụng 1 photon đến 2 lần

Một trong những điều khiến tấm pin năng lượng Mặt Trời mất đi điện năng là khi hạt photon chứa nhiều năng lượng hơn sức xử lý của tấm pin.

Để tạo ra một electron điện, vật liệu để làm tấm pin Mặt Trời (thường là silicon) sẽ hút photon có một mức năng lượng đủ cao, gọi là cách biệt dải – band gap. Photon mà có mức năng lượng thấp hơn cách biệt dải, nso sẽ không tạo ra được electron. Vậy còn những photon có lượng năng lượng lớn hơn band gap thì sao?

Nó hoàn toàn có thể tạo electron, có điều lượng năng lượng thừa sẽ rất lớn, sẽ tỏa ra dưới dạng nhiệt. Cuối quá trình tạo điện từ ánh sáng này, tất cả các electron sẽ thoát ra khỏi tấm pin với lượng năng lượng tương với band gap của vật chất tạo nên nó. Rõ ràng nếu ta tìm cách giữ lại được số năng lượng thoát ra, ta sẽ khiến tấm pin Mặt Trời hiệu quả hơn nhiều.

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình - Ảnh 2.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm các nhà khoa học sử dụng hạt nano trộn với kim loại đất hiếm ytterbium. Trùng hợp thay, ytterbium có đặc tính phát ra ánh sáng với bước sóng gần giống với loại ánh sáng silicon hấp thu được. Hơn nữa, ytterbium – với đúng hoàn cảnh – sẽ hấp thu cả photon xanh/tím và phát ra hai photon mà silicon "ưa thích". Và thế vẫn chưa hết, ytterbium không hấp thụ những photon mà nó phát ra, nó không ảnh hưởng gì tới quá trình hoạt động của tấm pin Mặt Trời silicon.

Sự kết hợp giữa hai vật liệu sẽ tạo ra một tấm pin Mặt Trời chưa từng có trước đây. Đó sẽ là tấm hấp thụ ánh sáng xanh, tạo ra hai photon hồng ngoại với mỗi photon xanh nhận vào. Những photon hồng ngoại bay xuyên qua mọi thứ trừ vật liệu silicon làm nên tấm pin. Silicon hấp thu photon hồng ngoại, tạo ra 2 electron với mỗi photon ánh sáng xanh va chạm với nguyên tử ytterbium.

Theo tính toán của các nhà khoa học, hiệu năng của tấm pin Mặt Trời sẽ cao lên 160%. Vẫn chưa hết tin tốt.

Điều hướng ánh sáng

Quá trình "biến một photon thành hai photon" còn có thêm những lợi ích khác. Các nhànghiên cứu tạo ra vật liệu kính polymer phủ các hạt nano. Các hạt này hấp thụ ánh sáng xanh sâu và cực tím từ quang phổ của tấm pin Mặt Trời, nhưng vẫn cho phép các photon ánh sáng khác lọt qua. Ta có được một tấm hấp thụ ánh Mặt Trời trong suốt.

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình - Ảnh 3.

Khi ytterbirum tạo ra ánh sáng hồng ngoại, nó sẽ phản lại vào tấm kính. Kính sẽ được đặt một cách khéo léo để dẫn ánh sáng tạo được ra phần rìa, nơi có các tấm pin Mặt Trời silicon đang đợi sẵn.

Kết quả cuối cùng: ta có một hệ thống hấp thu ánh sáng Mặt Trời vô cùng hiệu quả. Ánh sáng xanh tạo ra ánh sáng hồng ngoại với độ hiệu quả lên tới 180%. Các con số đều lớn và tiềm năng, nhưng nghiên cứu mới vẫn chỉ ở giai đoạn đầu, chúng ta vẫn chưa có những sản phẩm thực tế thực sự hiệu quả.

Tương lai vẫn còn ở phía trước

Đó không phải lý do khiến ta ngừng mong đợi một tấm pin Mặt Trời trong suốt. Mức độ hiệu quả của việc hấp thu ánh sáng Mặt Trời vẫn còn có thể được đẩy cao hơn nữa. Các nhà nghiên cứu tuyên bố với công nghệ và các vật liệu hiện tại, ta có thể gấp ba lần con số vốn đã rất ấn tượng.

Các nhà tạo ra tấm pin Mặt Trời mới vừa trong suốt, lại vừa tự tạo được cả photon ánh sáng cho mình - Ảnh 4.

Ví dụ như hệ thống điều hướng ánh sáng chẳng hạn, ta có thể giảm thiểu năng lượng mất mát trong việc đưa ánh sáng từ điểm này sang điểm khác, đảm bảo rằng mọi ánh sáng hồng ngoại đều chạm tới được tấm pin Mặt Trời. Và nếu khác hàng không ngại ngần sở hữu một tấm cửa kính pin năng lượng Mặt Trời có màu hơi ngả vàng chút, ta có thể tăng độ hiệu quả của pin bằng việc sử dụng phần ánh sáng xanh trong quang phổ ánh sáng.

Và cuối cùng, silicon không phải vật liệu làm pin Mặt Trời duy nhất. Có những thứ hiệu quả hơn, chỉ có điều hơi đắt thôi. Thế nhưng khi kết hợp thêm hệ thống điều hướng ánh sáng, ta chỉ cần dải pin Mặt Trời đặt tại viền của cửa sổ hấp thụ ánh nắng.

Nói thì đơn giản, nhưng để làm được một tấm pin năng lượng Mặt Trời trong suốt không phải dễ. Một thứ thiết bị hiệu quả tới vậy cần rất nhiều công sức nghiên cứu về nhiều khía cạnh khác nhau. Nhưng hãy tự tin là một khi các nhà khoa học chứng minh được nó khả thi, họ sẽ làm mọi cách để khiến nó hiệu quả gấp vài lần hiện tại.

Tham khảo Ars Technica

7 cơ hội việc làm mới đầy hấp dẫn hứa hẹn sẽ được tạo ra nhờ robot

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
7 cơ hội việc làm mới đầy hấp dẫn hứa hẹn sẽ được tạo ra nhờ robot
Khác xa với sự bi quan của nhiều người về việc robot có thể thay thế con người làm nhiều việc và gián tiếp thúc đẩy tình trạng thất nghiệp, tuy nhiên robot hoàn toàn có thể tạo ra thêm nhiều việc làm mới.

[Video] Cận cảnh quá trình thử nghiệm hệ thống tên lửa đẩy trên tàu vũ trụ Orion của NASA

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
[Video] Cận cảnh quá trình thử nghiệm hệ thống tên lửa đẩy trên tàu vũ trụ Orion của NASA
Quá trình thử nghiệm tên lửa đẩy rất quan trọng vì nó quyết định phần lớn sự thành công của việc đưa tàu vũ trụ Orion của NASA đi vào đúng quỹ đạo và tiếp cận được Mặt Trăng.

Cận cảnh chuyên gia Nhật Bản tắm nước sông Tô Lịch

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Cận cảnh chuyên gia Nhật Bản tắm nước sông Tô Lịch
Chuyên gia Nhật Bản hy vọng trong tương lai, khi cả sông được xử lý làm sạch bằng công nghệ Nano, nước sông Tô Lịch lại trong xanh.

Vệ tinh không chỉ dẫn đường, giám sát thiên tai mà đã có thể dự đoán khi nào một cây cầu sắp sập

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Vệ tinh không chỉ dẫn đường, giám sát thiên tai mà đã có thể dự đoán khi nào một cây cầu sắp sập
Vệ tinh không chỉ dẫn đường, giám sát thiên tai mà đã có thể dự đoán khi nào một cây cầu sắp sập

Tìm được loại men ủ hơn 4500 năm, nhà khoa học thử chế biến và thành công với món bánh mì nướng thơm ngon lạ lùng

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Tìm được loại men ủ hơn 4500 năm, nhà khoa học thử chế biến và thành công với món bánh mì nướng thơm ngon lạ lùng
Có thể bạn vẫn sẽ tin tưởng và ăn một chiếc bánh bị hết hạn một hoặc hai ngày. Nhưng bạn có dám ăn một chiếc bánh mì nướng đã hết hạn sử dụng quá 4500 năm hay không?

Chiêm ngưỡng ảnh đẹp như mơ chụp bằng smartphone OPPO

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Chiêm ngưỡng ảnh đẹp như mơ chụp bằng smartphone OPPO
Đây là những bức ảnh xuất sắc nhất đã thắng giải trrong cuộc thi OPPO Creators Awards năm 2019. Cuộc thi hướng đến cộng đồng người dùng smartphone đam mê nhiếp ảnh trên toàn cầu, với thông điệp :”See Beyond” (Vượt chuẩn tầm nhìn).

Cận cảnh dàn nội thất siêu hiện đại sắp được trang bị cho các máy bay của Airbus trong tương lai

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Cận cảnh dàn nội thất siêu hiện đại sắp được trang bị cho các máy bay của Airbus trong tương lai
Cụ thể, dàn nội thất này sẽ được mang lên các mẫu máy bay A330, với tên gọi mới là A330neo Airspace.

Một công ty xây dựng tại Mỹ cung cấp dịch vụ biến sân vườn thành bãi biển nhân tạo với biển xanh, cát trắng, nắng vàng

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Một công ty xây dựng tại Mỹ cung cấp dịch vụ biến sân vườn thành bãi biển nhân tạo với biển xanh, cát trắng, nắng vàng
Chỉ cần bỏ ra từ 20 ngàn USD, bạn có thể biến một khoảng sân nhà bạn trở thành bãi biển nhiệt đới đầy nắng và gió ngay trong đời thực.

Ngọn hải đăng bị cô lập ở Iceland này là nơi hoàn hảo để tránh một đại dịch zombie

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Ngọn hải đăng bị cô lập ở Iceland này là nơi hoàn hảo để tránh một đại dịch zombie
Một ngọn hải đăng đặc biệt ở Iceland được mệnh danh là địa điểm hoàn hảo để sống sót nếu như có một ngày đại dịch zombie xảy ra.

Các nhà khoa học Nhật chế tạo một chiếc đuôi máy, vì nghĩ rằng con người không có đuôi là một thiếu sót lớn

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Các nhà khoa học Nhật chế tạo một chiếc đuôi máy, vì nghĩ rằng con người không có đuôi là một thiếu sót lớn
Sẽ ra sao nếu con người có đuôi?

Đã có 'siêu thực phẩm' có thể cứu đói cả nhân loại: Tất cả chỉ nhờ loại thực vật nhỏ bé này!

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Đã có siêu thực phẩm có thể cứu đói cả nhân loại: Tất cả chỉ nhờ loại thực vật nhỏ bé này!
Một công ty khởi nghiệp ở Anh đã tạo ra một loại thực phẩm chỉ từ vi tảo nhưng đáp ứng đầy đủ mọi nhu cầu dưỡng chất cho cơ thể.

Kết hợp 2 kỹ thuật diệt muỗi bí truyền, các nhà khoa học triệt tiêu được 94% lượng muỗi tại hai hòn đảo Trung Quốc

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Kết hợp 2 kỹ thuật diệt muỗi bí truyền, các nhà khoa học triệt tiêu được 94% lượng muỗi tại hai hòn đảo Trung Quốc
Báo cáo khoa học mới cho ta hy vọng về một miền đất hứa, nơi con người không còn bị muỗi đốt mỗi khi hè tới.

Sự đáng sợ của biến đổi khí hậu: Đến động vật ở vùng lạnh nhất cũng không thể sống nổi nữa

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Sự đáng sợ của biến đổi khí hậu: Đến động vật ở vùng lạnh nhất cũng không thể sống nổi nữa
Biến đổi khí hậu đã khiến động vật chết hàng loạt khi nhiệt độ tăng đột biến tại một số khu vực.

Nhà hoạt động vì quyền động vật hô hào người dân "để yên cho muỗi hút máu vì nó còn phải nuôi con"

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Nhà hoạt động vì quyền động vật hô hào người dân "để yên cho muỗi hút máu vì nó còn phải nuôi con"
Trong khi cả thế giới đang ra sức diệt muỗi, người đàn ông này lại kêu gọi mọi người để loài côn trùng này được yên thân.

Khi bị ong bắp cày tấn công, ong mật Nhật Bản sẽ bu lấy đối thủ, đồng loạt rung lên để nướng chín kẻ địch

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Khi bị ong bắp cày tấn công, ong mật Nhật Bản sẽ bu lấy đối thủ, đồng loạt rung lên để nướng chín kẻ địch
Tự nhiên kỳ diệu làm sao!

Thứ gì chúng ta tạo ra được nhưng không thể chứa đựng được? Nếu bạn đoán "tình yêu dành cho crush" thì sai bét!

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Thứ gì chúng ta tạo ra được nhưng không thể chứa đựng được? Nếu bạn đoán "tình yêu dành cho crush" thì sai bét!
Hóa ra các nhà hóa học đang giữ đáp án cho câu hỏi này.

Tại sao hầu hết bảng mạch in lại có màu xanh lá cây trong khi của Apple lại màu đen?

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Tại sao hầu hết bảng mạch in lại có màu xanh lá cây trong khi của Apple lại màu đen?
Dù các bảng mạch màu xanh lá cây giúp việc kiểm tra bản mạch hiệu quả hơn, nhưng khi quá trình này được tự động hóa cao hơn, màu sắc của nó trở nên không còn quá quan trọng nữa.

Cách sử dụng phần mềm trên máy bay 300 triệu USD: cứ 149 tiếng thì nhớ phải tắt đi bật lại

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Cách sử dụng phần mềm trên máy bay 300 triệu USD: cứ 149 tiếng thì nhớ phải tắt đi bật lại
Bệnh "lag" không của riêng ai.

Bạn có biết: Quân đội Mỹ từng thả cả cả dàn nhạc cụ xuống căn cứ cho binh lính giải trí sau những giờ chiến đấu căng thẳng

tinybook tinybook 1 tháng 1 tuần
Bạn có biết: Quân đội Mỹ từng thả cả cả dàn nhạc cụ xuống căn cứ cho binh lính giải trí sau những giờ chiến đấu căng thẳng
Trong chiến tranh, người lính cũng cần được giải trí và quân đội Mỹ có một cách để giải trí rất hữu hiệu cho binh lính, đó là mang đàn piano và các nhạc cụ ra ngoài chiến trường.

Độc đáo ý tưởng khách sạn xây dựng sát vách núi với hồ bơi vô cực kéo dài ngoài mỏm đá

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Độc đáo ý tưởng khách sạn xây dựng sát vách núi với hồ bơi vô cực kéo dài ngoài mỏm đá
Nếu bạn đủ can đảm dạo bước ngoài ban công khách sạn, thậm chí là thả mình trong hồ bơi kéo dài ra ngoài vách núi, có lẽ bạn là một trong số những người gan dạ nhất trên hành tinh.

Lốc xoáy bình thường xưa rồi, đoạn video lốc xoáy... than này sẽ khiến bạn phải sững sờ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Lốc xoáy bình thường xưa rồi, đoạn video lốc xoáy... than này sẽ khiến bạn phải sững sờ
Nếu như năm ngoái là năm của lốc xoáy lửa, thì năm nay chúng ta có lốc xoáy than.

Bằng dung dịch từ tính do NASA sáng chế, chàng trai 18 tuổi tìm ra cách lọc vi nhựa khỏi nước

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Bằng dung dịch từ tính do NASA sáng chế, chàng trai 18 tuổi tìm ra cách lọc vi nhựa khỏi nước
Fionn Ferreira nhận về 50.000 USD tiền thưởng từ Hội chợ Khoa học Google. Một phần thưởng xứng đáng cho nỗ lực cứu lấy nhân loại!

Chiếc xe đạp tự lái này cho thấy sự tiến bộ trong khả năng thiết kế chip của Trung Quốc

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Chiếc xe đạp tự lái này cho thấy sự tiến bộ trong khả năng thiết kế chip của Trung Quốc
Nhờ thiết kế lai giữa kiến trúc chip thông thường với các mạng lưới thần kinh nhân tạo, chip Tianjic có thể mang tới nhiều khả năng cao cấp cho chiếc xe đạp tự lái.

Đây là hệ thống dùng năng lượng Mặt Trời để biến nước biển thành nước ngọt, tạo ra được 75.000 lít nước/ngày với giá chỉ 58 VNĐ/lít

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Đây là hệ thống dùng năng lượng Mặt Trời để biến nước biển thành nước ngọt, tạo ra được 75.000 lít nước/ngày với giá chỉ 58 VNĐ/lít
Nó sẽ giải quyết được vấn nạn thiếu nước nhân loại đã đang đối mặt.

Nghiên cứu mới: Uống rượu vang đỏ giúp giảm stress và trầm cảm nhờ vào một hợp chất đặc biệt

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Nghiên cứu mới: Uống rượu vang đỏ giúp giảm stress và trầm cảm nhờ vào một hợp chất đặc biệt
Việc phát hiện một hợp chất đặc biệt trong rượu vang đỏ đã mở đường cho việc phát triển các loại thuốc chống trầm cảm và lo âu mới có nguồn gốc thiên nhiên.

Giải ngố về Eternals, tập hợp siêu anh hùng sở hữu quyền năng vô song sắp xuất hiện trong Vũ trụ Điện ảnh Marvel

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Giải ngố về Eternals, tập hợp siêu anh hùng sở hữu quyền năng vô song sắp xuất hiện trong Vũ trụ Điện ảnh Marvel
Trong bài viết này sẽ đi sâu hơn vào tiểu sử và các thông tin về nhóm siêu anh hùng the Eternals.

Hỏi khó: Thuốc độc lúc hết hạn sẽ không độc nữa hay còn nguy hiểm hơn?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Hỏi khó: Thuốc độc lúc hết hạn sẽ không độc nữa hay còn nguy hiểm hơn?
Đã bao giờ bạn tự hỏi chuyện gì sẽ xảy ra với chai thuốc diệt chuột hết hạn từ năm ngoái của nhà mình chưa? Thời gian chắc chắn đã làm nó bị hỏng – nhưng mà "hỏng" theo cách nào nhỉ?

Chiếc xe đạp điện giá 3.000 USD được quảng cáo "không thể bị ăn trộm" bị phá khóa trong chưa đầy 60 giây

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Chiếc xe đạp điện giá 3.000 USD được quảng cáo "không thể bị ăn trộm" bị phá khóa trong chưa đầy 60 giây
Trên đời này không có thứ gì tuyệt đối cả.

Các nhà khoa học phát minh ra loại vải càng thơm khi càng thấm nhiều mồ hôi

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Các nhà khoa học phát minh ra loại vải càng thơm khi càng thấm nhiều mồ hôi
Bộ quần áo bạn mặc khi tập thể dục thể thao sẽ kiêm luôn vai trò máy lọc không khí!

Giải ngố về AGI: Trí tuệ nhân tạo có thể đưa nhân loại sang trang mới, lại vừa có thể dẫn đến họa diệt vong nếu rơi vào tay kẻ xấu

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Giải ngố về AGI: Trí tuệ nhân tạo có thể đưa nhân loại sang trang mới, lại vừa có thể dẫn đến họa diệt vong nếu rơi vào tay kẻ xấu
Giờ là thời điểm năm 2019, một loạt những công nghệ tưởng như bất khả thi đã đang tìm được đường ra tới đời thực. Trong số đó, ta có Trí tuệ Phổ biến Nhân tạo - Artificial General Intelligence.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat