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

Bị chó cắn, nam sinh chế tạo thiết bị đuổi chó cực kỳ hiệu quả

tinybook tinybook 1 tuần 3 giờ
Bị chó cắn, nam sinh chế tạo thiết bị đuổi chó cực kỳ hiệu quả
Sau khi nghiên cứu, Minh đã khảo sát tình hình thực tiễn và có kết quả đáng mừng: “Em đã tiến khảo sát và tiến hành thử nghiệm 3 lần trên đàn chó tại nhà bác Lê Văn Long (Bắc Ninh) cho kết quả tốt. Ở ngưỡng âm thanh 40 kHz (120 dB), đàn chó phản ứng, lùi lại dần, 9 con bỏ chạy...".

Các nhà khoa học vừa quay ngược thời gian thành công bằng máy tính lượng tử

tinybook tinybook 1 tuần 5 giờ
Các nhà khoa học vừa quay ngược thời gian thành công bằng máy tính lượng tử
Cỗ máy du hành thời gian của Doraemon liệu có phải là một cỗ máy tính lượng tử?

10 bộ phim Hollywood mô tả chính xác nhất về hiện thực của trí tuệ nhân tạo (P1)

tinybook tinybook 1 tuần 19 giờ
10 bộ phim Hollywood mô tả chính xác nhất về hiện thực của trí tuệ nhân tạo (P1)
Danh sách 10 bộ phim có nội dung về trí tuệ nhân tạo này sẽ giúp bạn có thể tìm hiểu cách con người tưởng tượng ra sao về AI trong tương lai và tính hiện thực của AI trong thời đại ngày nay.

Nhật Bản tiến một bước gần hơn tới việc hồi sinh voi ma mút

tinybook tinybook 1 tuần 20 giờ
Nhật Bản tiến một bước gần hơn tới việc hồi sinh voi ma mút
Từ xác con voi mammoth Yuka nằm lại trong băng vĩnh cửu, ta có được những đột phá mới.

Những hình ảnh cuối cùng về "voi nữ hoàng" của Kenya với đôi ngà đẹp nhất thế giới, chạm tới đất

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Những hình ảnh cuối cùng về "voi nữ hoàng" của Kenya với đôi ngà đẹp nhất thế giới, chạm tới đất
Trong hơn 60 năm, con voi được biết đến với cái tên kỳ lạ F_MU1 đã có những cuộc hành trình xuyên suốt vùng đồng bằng Tsavo, Kenya.

Câu đố triệu đô bất khả thi: máy tính cũng phải mất tới vài ngàn năm mới tìm ra câu trả lời

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Câu đố triệu đô bất khả thi: máy tính cũng phải mất tới vài ngàn năm mới tìm ra câu trả lời
Thậm chí nếu bạn chứng minh được câu đố này bất khả thi với một cỗ máy, bạn cũng nhận được giải thưởng 1 triệu USD.

[Việt sub] Thiếu niên 15 tuổi tính nhanh hơn máy, gây sốc với BGK Asia's Got Talent

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
[Việt sub] Thiếu niên 15 tuổi tính nhanh hơn máy, gây sốc với BGK Asias Got Talent
Dù bạn tin hay không, thiên tài vẫn tồn tại.

Xem khoảnh khắc tàu vũ trụ Hayabusa 2 của Nhật Bản đáp xuống tiểu hành tinh từng hình thành cùng Hệ Mặt Trời

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Xem khoảnh khắc tàu vũ trụ Hayabusa 2 của Nhật Bản đáp xuống tiểu hành tinh từng hình thành cùng Hệ Mặt Trời
Sau khi hạ cánh, tàu thăm dò Hayabusa 2 của Nhật đã ngay lập tức bắn một viên đạn lên bề mặt đất nhằm mục đích thu thập nhiều mảnh đá vỡ trên Ryugu, tiểu hành tinh được cho đã xuất hiện từ thời hình thành Hệ Mặt Trời.

Độc đáo ý tưởng lốp xe kiêm cánh quạt, vừa là bánh xe đi trên mặt đất nhưng cũng có thể biến thành cánh quạt khi bay

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Độc đáo ý tưởng lốp xe kiêm cánh quạt, vừa là bánh xe đi trên mặt đất nhưng cũng có thể biến thành cánh quạt khi bay
Hãng sản xuất lốp xe hơi nổi tiếng Goodyear mới đây vừa chia sẻ một ý tưởng lốp xe bay thú vị, có thể chuyển đổi và hoạt động được cả trên mặt đất lẫn trên không.

Chuyện gắn giáp vào máy bay trong Đệ nhị Thế chiến và giả thuyết mang tên "Thiên vị sống sót"

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Chuyện gắn giáp vào máy bay trong Đệ nhị Thế chiến và giả thuyết mang tên "Thiên vị sống sót"
Nếu bạn trả lời sai, bạn đã mắc lỗi giống những nhà nghiên cứu và phân tích dữ liệu hàng đầu thời Chiến tranh Thế giới Thứ hai.

Tháp cao 100 mét này là cách Trung Quốc giải quyết được ô nhiễm không khí: giá 2 triệu đô/cái, tạo 10 triệu mét khối không khí sạch mỗi ngày

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Tháp cao 100 mét này là cách Trung Quốc giải quyết được ô nhiễm không khí: giá 2 triệu đô/cái, tạo 10 triệu mét khối không khí sạch mỗi ngày
Tháp lọc khí tại Tây An, Trung Quốc được coi là cỗ máy lọc khí lớn nhất thế giới hiện nay và nó đang góp phần giúp thanh lọc không khí và làm giảm ô nhiễm không khí cho cả một thành phố khỏi khói bụi độc hại.

Hỏi khó: Tại sao ngựa vằn lại có vằn? Nghe giáo sư giải thích xong mới thấy hóa ra đơn giản đến ngây người

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Hỏi khó: Tại sao ngựa vằn lại có vằn? Nghe giáo sư giải thích xong mới thấy hóa ra đơn giản đến ngây người
Vằn trên mình ngựa cũng giống đề-can dán trên xe đua: chúng không có tác dụng làm vật thể chạy nhanh hơn đâu.

Hai thanh niên cố gắng chứng minh Trái Đất phẳng và cái kết đắng, đừng bao giờ coi thường khoa học!

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Hai thanh niên cố gắng chứng minh Trái Đất phẳng và cái kết đắng, đừng bao giờ coi thường khoa học!
"Thú vị thật ...", anh Jeran lẩm bẩm, không tin vào mắt mình.

Cận cảnh chiếc máy bay lớn nhất thế giới do nhà đồng sáng lập Microsoft xây dựng

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Cận cảnh chiếc máy bay lớn nhất thế giới do nhà đồng sáng lập Microsoft xây dựng
Chiếc máy bay này có kích cỡ "khủng" đến mức nó cần có 2 thân máy bay với 2 buồng lái riêng biệt.

Khám phá được bí ẩn căn bệnh Stephen Hawking mắc phải

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Khám phá được bí ẩn căn bệnh Stephen Hawking mắc phải
Các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện ra bí ẩn của chứng xơ cứng teo cơ một bên - căn bệnh mà nhà vật lý lý thuyết Stephen Hawking mắc phải - là do protein đột biến ubiquilin ngừng điều chỉnh hoạt động của lysosome - thành phần tế bào chịu trách nhiệm xử lý chất thải trao đổi chất. Phát hiện này có thể mở ra hướng phát triển phương pháp điều trị cho căn bệnh đánh vào khoảng 200.000 người trên toàn thế giới.

"Quái vật" rắn độc dị biệt nhất hành tinh: Chuyên cắn người đang ngủ say, nọc làm tan máu

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
"Quái vật" rắn độc dị biệt nhất hành tinh: Chuyên cắn người đang ngủ say, nọc làm tan máu
Rắn Mulga là loài rắn độc sở hữu những đặc điểm đáng sợ nhất trong tự nhiên ở nước Úc.

Tìm hiểu về xe tăng Maus - phát minh "điên rồ" từng được kỳ vọng sẽ thay đổi cục diện Thế chiến thứ hai

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Tìm hiểu về xe tăng Maus - phát minh "điên rồ" từng được kỳ vọng sẽ thay đổi cục diện Thế chiến thứ hai
Nhiều sử gia tin rằng, nếu xe tăng Maus của Đức quốc xã, cỗ máy chiến được mệnh danh là “mẹ của các loại xe tăng” này có cơ hội tham chiến, có lẽ cục diện của Thế chiến thứ hai đã thay đổi hoàn toàn.

Mười năm nữa, NASA sẽ đưa loài người trở lại Mặt trăng

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Mười năm nữa, NASA sẽ đưa loài người trở lại Mặt trăng
Kế hoạch cho năm 2019 là bước đầu để thực hiện mục tiêu đưa các phi hành gia trở lại mặt trăng của NASA vào năm 2028.

Hình chụp Sao Hỏa từ vệ tinh cho thấy vết tích những dòng sông cổ có tuổi thọ cả tỷ năm

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Hình chụp Sao Hỏa từ vệ tinh cho thấy vết tích những dòng sông cổ có tuổi thọ cả tỷ năm
Giữa vô số các miệng hố trên bề mặt Sao Hỏa, hình ảnh vệ tinh cho thấy các hệ thống phân nhánh của rãnh và thung lũng, những vết tích có thể do dòng nước tồn tại từ lâu để lại.

Chuyên gia Vũ trụ Nga trầm trồ trước tàu Crew Dragon của Elon Musk: "Roscosmos trông như một cơ quan vũ trụ yếu đuối"

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Chuyên gia Vũ trụ Nga trầm trồ trước tàu Crew Dragon của Elon Musk: "Roscosmos trông như một cơ quan vũ trụ yếu đuối"
Cơ quan Vũ trụ Nga Roscosmos lên tiếng tán dương thành tựu của NASA và SpaceX.

Ngạc nhiên chưa? Phụ kiện camera 2bit của Game Boy chụp ảnh thiên văn cực rõ nét, nhìn thấy cả hố lớn trên bề mặt Mặt Trăng

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Ngạc nhiên chưa? Phụ kiện camera 2bit của Game Boy chụp ảnh thiên văn cực rõ nét, nhìn thấy cả hố lớn trên bề mặt Mặt Trăng
Với cảm biến CMOS 2-bit cùng độ phân giải chỉ 128 x 112 pixel thì kết quả mà nó đem lại quả là tuyệt vời.

Những sinh vật biển phát sáng tuyệt đẹp của đáy Thái Bình Dương sẽ khiến bạn mê mẩn

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Những sinh vật biển phát sáng tuyệt đẹp của đáy Thái Bình Dương sẽ khiến bạn mê mẩn
Bộ sưu tập tuyệt đẹp bao gồm bạch tuộc màu cam, tôm hùm gai, bướm biển, mực kim cương..

Xuất hiện bệnh nhân thứ 3 trên thế giới được chữa khỏi HIV

tinybook tinybook 2 tuần 8 giờ
Xuất hiện bệnh nhân thứ 3 trên thế giới được chữa khỏi HIV
Người bệnh này được chữa trị bằng phương pháp cấy tế bào gốc.

Vì sao Warren Buffett được coi là nhà đầu tư giỏi nhất thế giới với lợi nhuận 20%/năm trong khi nhiều người có thể đạt mức 100/200%?

tinybook tinybook 2 tuần 21 giờ
Vì sao Warren Buffett được coi là nhà đầu tư giỏi nhất thế giới với lợi nhuận 20%/năm trong khi nhiều người có thể đạt mức 100/200%?
Nhà đầu tư vĩ đại Warren Buffett đạt lợi nhuận trung bình hàng năm khoảng 20%. Còn bạn thì sao? Bạn đầu tư đạt lợi nhuận cao hơn nhưng liệu bạn có giỏi hơn Warren Buffett?

Giải mã mật khẩu siêu dị "ji32k7au4a83": nhìn thì kinh nhưng thật ra vô cùng yếu

tinybook tinybook 2 tuần 23 giờ
Giải mã mật khẩu siêu dị "ji32k7au4a83": nhìn thì kinh nhưng thật ra vô cùng yếu
Câu chuyện đằng sau "ji32k7au4a83" dài và lằng nhằng lắm.

Phát hiện "Thuốc Trường Sinh" trong hầm mộ 2.000 năm tuổi tại Trung Quốc

tinybook tinybook 2 tuần 1 ngày
Phát hiện "Thuốc Trường Sinh" trong hầm mộ 2.000 năm tuổi tại Trung Quốc
Một chất lỏng màu vàng được tìm thấy trong một chiếc hũ đồng có niên đại đến 2.000 năm tuổi, và theo các nhà khảo cổ học Trung Quốc, đó không phải là rượu.

Nông nghiệp đã suýt chút nữa phá hủy nền văn minh nhân loại, đây là lý do tại sao

tinybook tinybook 2 tuần 1 ngày
Nông nghiệp đã suýt chút nữa phá hủy nền văn minh nhân loại, đây là lý do tại sao
Nông nghiệp là thứ "công nghệ" quá tiên tiến so với não bộ của người dân Thời kỳ Đồ đá.

Tesla Roadster chính thức là chiếc xe đi xa nhất trong lịch sử nhân loại sau khi được Elon Musk gửi vào vũ trụ 1 năm trước

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Tesla Roadster chính thức là chiếc xe đi xa nhất trong lịch sử nhân loại sau khi được Elon Musk gửi vào vũ trụ 1 năm trước
Năm 2091, chiếc Tesla Roadster sẽ bay đủ gần Trái Đất để ta chiêm ngưỡng. Mong sao đa số chúng ta sẽ sống tới lúc đó, hoặc chiếc xe chưa bị phá hủy.

Hỏi khó: Tại sao Microsoft đặt tên hệ điều hành là Windows?

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Hỏi khó: Tại sao Microsoft đặt tên hệ điều hành là Windows?
Dùng hàng ngày, nhưng bạn còn không thèm hỏi tại sao người anh em Windows lại ... có tên là Windows.

Cậu bé 12 tuổi giải thích vì sao thay vì chơi game ở độ tuổi này, cậu lại đi chế tạo lò phản ứng hợp hạch

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Cậu bé 12 tuổi giải thích vì sao thay vì chơi game ở độ tuổi này, cậu lại đi chế tạo lò phản ứng hợp hạch
"Em nhận thấy hóa ra có những thứ tưởng như bất khả thi với tầm tuổi mình nhưng lại hoàn toàn dễ thực hiện", Jackson Oswalt nói về thành tựu hợp hạch của mình.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat