Đột phá lĩnh vực năng lượng Mặt Trời sẽ cho phép ta tận dụng nguồn năng lượng đồ sộ "từ trên trời rơi xuống".
công nghệ chuyển ánh sáng thành năng lượng quả tình là thành quả to của nhân cái, nhưng đáng buồn là ta chưa tối ưu hóa được nó: hồ hết năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Kết quả là hiệu năng của những tấm pin Mặt Trời ta thường thấy chỉ đạt 11-12%.
Hiển nhiên, các nhà nghiên cứu đều giật mình khi thấy xuất hiện kỹ thuật pin Mặt Trời mới cho phép nâng hiệu năng mang thể lên tới 80%.
mẫu mã pin Mặt trời mới bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng những photon nhiệt có bức xạ cực tím.
kiểu dáng pin Mặt Trời mới sử dụng một dãy ống nano carbon khiến cho tường chắn, bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng các photon nhiệt có bức xạ cực tím. Thiết bị sẽ đẩy lượng năng lượng ấy dưới dạng ánh sáng có 1 bước sóng khác, sở hữu thể được “tái chế” thành điện.
“Các hạt photon nhiệt vẫn là photon thôi, chỉ khác ở chỗ nó phát ra từ một vật thể nóng”, kỹ sư Jinichiro Kono tới trong khoảng Đại học Rice giảng giải. “Nếu bạn sử dụng camera hồng ngoại để Quan sát 1 vật thể với nhiệt độ cao, bạn sẽ thấy nó hửng sáng. Với được hình ảnh ấy là do camera bắt được những photon bị kích thích bởi nhiệt đó”.
Bức xạ hồng ngoại chính là thứ làm ánh nắng Mặt Trời mang nhiệt. Hiển nhiên là nó vô hình trước mắt thường, nhưng quang đãng phổ điện trong khoảng của nó cũng tương tự sóng vô tuyến hay tia X vậy. Bếp gas, lửa trại hay thậm chí con mèo đang nằm trên đùi bạn cũng phát ra bức xạ hồng ngoại.
Về cơ bản, bất cứ thứ gì tỏa nhiệt sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại.
Đây là lớp ống nano carbon sở hữu khả năng giữ photon nhiệt và giảm băng thông của chúng, biến chúng thành ánh sáng để tiếp diễn tạo điện.
Kỹ sư Gururaj Naik giải thích thêm: “Vấn đề nằm ở chỗ bức xạ nhiệt lại có băng thông rộng, trong khi đó khoa học chuyển đổi ánh sáng thành điện năng lại chỉ hiệu quả khi nguồn phát có băng thông hẹp. Khó khăn nằm ở chỗ phải ép photon ánh sáng vốn có băng thông rộng đi qua một cánh cửa hẹp”.
Hệ thống mới khác biệt nhờ áp dụng 1 lớp ống nano carbon cực mỏng, thứ công nghệ đã được 1 nhóm khác thử nghiệm năm 2016. 1 Trong những đặc tính khiến người ta đặt niềm tin vào ống nano carbon là electron bên trong ống chỉ với thể đi theo một hướng.
tính chất trên gây ra 1 hiệu ứng với tên phân tán song khúc (hyberbolic dispersion), lớp phim nano carbon mỏng sẽ đóng vai trò dẫn điện 1 chiều. Điều này mang nghĩa rằng photon nhiệt sẽ với thể đi vào thiết bị trong khoảng bất cứ hướng nào, nhưng chỉ thoát ra được ở 1 lối độc nhất.
từ đấy, thời kỳ chuyển biến nhiệt hành ánh sáng, rồi từ ánh sáng lại được chuyển hóa thành điện năng.
nhóm đến trong khoảng Đại học Rice đã chế tác thành công vật dụng chứng minh được định nghĩa trên.
Lớp ống nano carbon có thể chịu được nhiệt độ lên tới 700 độ C, nhưng đây vẫn chưa phải giới hạn trên của nó: trên lý thuyết, ống nano carbon với thể hứng chịu nhiệt lên đến 1.600 độ C.
thí điểm đã thành công bước đầu, hệ thống đã có thể giảm băng thông của photon nhiệt và tạo ra ánh sáng. Bước tiếp theo sẽ là tái dùng số ánh sáng ấy, chuyển hóa thành điện năng.
“Bằng viết ép phần nhiều lượng nhiệt năng thừa thành ánh sáng, chúng tôi có thể tiếp diễn cung ứng điện một phương pháp hiệu quả. Theo dự báo ban sơ, hiệu năng hệ thống năng lượng Mặt Trời mới mang thể đạt mốc 80%”, nhà nghiên cứu Naik kể.
Nghiên cứu đã được đăng chuyển vận trên ACS Photonics.
0 Nhận xét:
Đăng nhận xét