Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Connecticut (Mỹ) đã chế tạo ra loại ăng ten “xanh” mới giá cả phải chăng, có thể tăng gấp đôi hiệu suất của một số loại pin mặt trời.

TS Challa V. Kumar - một trong các tác giả nghiên cứu cho biết: “Hầu hết ánh nắng mặt trời được phát xạ bước sóng dài phổ rất rộng. Nếu bạn muốn sử dụng năng lượng mặt trời để sinh ra dòng điện, bạn phải khai thác nhiều quang phổ nhất có thể”.

Nhưng pin mặt trời silicon mọi người sử dụng hiện nay không thật sự hiệu quả trong phần phổ ánh sáng xanh. Do đó, nhóm nghiên cứu đã chế tạo ăng ten thu các photon xanh không được sử dụng đó và sau đó chuyển đổi thành các photon năng lượng thấp mà silicon có thể biến đổi thành dòng điện.

Pin mặt trời thương mại chuyển đổi ánh sáng trong phạm vi khoảng 600-1.000 nm thành dòng điện chứ không phải phạm vi 350-600 nm. Đó là một phần lý do pin mặt trời trên thị trường hiện chỉ đạt hiệu suất khoảng 11-15%. Các tấm pin mặt trời tiên tiến có thể đạt hiệu suất 25%, nhưng không phù hợp với hầu hết mọi khách hàng. Các mẫu pin trong phòng thí nghiệm có thể đạt hiệu suất thậm chí cao hơn nhiều, nhưng khó mở rộng quy mô.

Việc chuyển đổi hầu hết phần quang phổ ánh sáng chưa được sử dụng thành bước sóng dài mà pin mặt trời có thể sử dụng một cách hợp lý không phải là nhiệm vụ đơn giản. Để giải quyết vấn đề này, TS Kumar chuyển sang sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ. Các photon trong ánh sáng kích thích những phân tử thuốc nhuộm và trong các điều kiện phù hợp, chúng có thể nới lỏng và giải phóng các photon ít năng lượng nhưng lại thân thiện với silicon.

Tuy nhiên, để các phân tử thuốc nhuộm cùng phối hợp hoạt động, chúng cần được bao phủ riêng rẽ và có mật độ dày đặc, trong khi vẫn đáp ứng một số yêu cầu cơ học lượng tử. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã nhúng thuốc nhuộm trong một hydrogel protein lipid bằng cách trộn, làm nóng và sau đó làm mát chúng ở nhiệt độ phòng. Qua đó, vật liệu bao phủ xung quanh từng phân tử thuốc nhuộm, giữ cho chúng tách rời nhau trong khi mật độ phân tử vẫn dày đặc. Nhưng thay vì tạo ra một ăng ten vô tuyến, nhóm nghiên cứu cho ra đời loại màng mỏng màu hồng nhạt có thể phủ lên pin mặt trời và chi phí sản xuất rẻ. Loại ăng-ten mới được làm từ vật liệu sinh học không độc hại.

Nhóm nghiên cứu hiện đang phối hợp với công ty ở Connecticut để tìm cách sử dụng ăng ten nhân tạo cho pin mặt trời thương mại. Trong các dự án khác, họ cũng dùng hydrogel để phân phối thuốc và cho các điốt phát sáng trắng.

Nguồn: khoahocvacong nghevietnam, 8/2015.