Chip năng lượng mặt trời hiệu quả hơn 100 lần

09/07/2013

Các nhà khoa học làm việc tại Viện Nghiên cứu Vật Liệu và Khoa Học Năng Lượng Stanford (SIMES) đã tăng hiệu quả làm việc của một thiết bị năng mặt trời đột phá hơn 100 lần so với thiết kế trước đó trong vấn đề chuyển đổi quang năng và nhiệt năng của mặt trời thành điện năng.

“Đây là một bước tiến quan trọng trong việc làm cho các thiết bị thực tiễn dựa trên kỹ thuật của chúng tôi để khai thác quang năng và nhiệt năng của ánh sáng mặt trời.” Ông Nicholas Melosh, giáo sư về kỹ thuật và vật liệu khoa học tại Stanford và cũng là một nhà nghiên cứu tại SIMES nói.

Thiết bị mới này được dựa trên quá trình phát xạ nhiệt điện tử photon (PETE) đã được chứng minh lần đầu vào năm 2010 bởi một nhóm do Melosh và đồng nghiệp của ông tại SIMES là Zhi Xun Shen, người cố vấn về khoa học và công nghệ cho SLAC. Trong báo cáo tuần trước trên tạp chí Nature Communications, nhóm đã mô tả lại cách họ cải thiện tính hiệu quả của thiết bị từ nhỏ hơn 1% lên gần 2%, và nói rằng họ hy vọng trong tương lai sẽ tăng gấp 10 lần.

Tế bào quang điện thông thường sử dụng một phần quang phổ mặt trời của các bước song để tạo ra điện nhưng PETE sử dụng một chip bán dẫn đặc biệt để tạo ra điện bằng cách sử dụng toàn bộ quang phổ của ánh sáng mặt trời, bao gồm cả bước sóng để tạo ra nhiệt năng. Trên thực tế, hiệu quả của quá trình nhiệt xạ được cải thiện đáng kể ở nhiệt độ cao, vì vậy thêm PETE để tăng tính quy mô tập trung của các nhà máy điện quang năng như tháp điện đa MW và dự án máng parabol trên sa mạc Mojave, California, có thể làm tăng 50% sản lượng điện. Những hệ thống sử dụng gương để tập trung ánh sáng mặt trời vào những vùng có nhiệt độ cao, có cường độ ánh sáng lớn để đun sôi nước thành hơi nước, sau đó quay máy phát điện.

“Khi được đặt ở nơi tập trung ánh sáng mặt trời, chip PETE sẽ sản xuất điện trực tiếp. Nơi có nhiệt độ càng cao thì lượng điện được sản xuất càng lớn.” Melosh cho biết.

Trung tâm của chip PETE chính là tầng trung gian của hai lớp bán dẫn: một lớp tối ưu hóa để hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo ra các electron tự do tồn tại lâu dài và lớp còn lại được thiết kế để phát ra các electron từ các thiết bị để tạo ra dòng điện. Oxit caesium trên lớp thứ hai để làm sự di chuyển của electron từ chip trở nên dễ dàng. Nghiên cứu trong tương lai là nhằm mục đích làm cho các thiết bị tăng thêm 10 lần hiệu quả bằng cách phát triển các lớp phủ mới hoặc xử lý bề mặt sẽ bảo vệ sự sắp xếp nguyên tử của bề mặt lớp thứ hai ở nhiệt độ cao mà nó sẽ gặp phải trong các nhà máy tập trung điện quang năng.

“Chúng tôi hy vọng rằng các vật liệu khác như những hợp chất bari hoặc stronti sẽ làm cho bề mặt ổn định hơn, có thể chịu được ít nhất là 500 độ C.” Jared Schwede, một sinh viên tốt nghiệp đại học Stanford, người thực hiện nhiều thí nghiệm PETE nói.

Một thách thức khác là phải thiết kế các thiết bị để chịu được mức nhiệt độ là 500 độ trong các nhà máy điện quang năng, vì nhiệt độ của hệ thống sẽ tăng cao khi ban ngày và hạ thấp xuống vào ban đêm.

Thanh Thảo (Theo phys.org)

Same Category

Tiêu chuẩn ISO 50001 cải tiến hiệu suất và tiêu thụ năng lượng cho doanh nghiệp

20/11/2024

Công nghệ tiết kiệm năng lượng cho trung tâm dữ liệu 11/10/2024

Công ty khởi nghiệp trung tâm dữ liệu có trụ sở tại Singapore, Sustainable Metal Cloud (SMC), đối tác của NVIDIA và Deloitte, đã ra mắt một hệ thống làm mát ngâm được cho là cắt giảm 50% mức tiêu thụ năng lượng và giảm 28% chi phí lắp đặt so với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng truyền thống. Công ty hiện đang hoạt động tại Úc, Ấn Độ và Đức, và sắp tới có kế hoạch mở rộng sang thị trường châu Á.
Vật liệu thông minh tiết kiệm năng lượng 03/10/2024

Mới đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu thông minh giúp nâng cao hiệu quả năng lượng làm mát không gian nhà ở. Vật liệu mới có tuổi thọ ước tính lên đến 60 năm và có chi phí thấp hơn so với vật liệu tương tự hiện có trên thị trường.
Vải thông minh chuyển nhiệt cơ thể thành năng lượng 27/09/2024

Loại vải mới do nhóm nghiên cứu Waterloo phát triển có thể chuyển đổi nhiệt độ cơ thể và năng lượng mặt trời thành điện, cho phép hoạt động liên tục mà không cần nguồn điện bên ngoài.
Việt Nam làm chủ công nghệ sản xuất phụ gia, tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng 27/09/2024

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu - Bộ Công Thương đã nghiên cứu thành công phụ gia ECOAL giúp tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng thông qua việc tiết giảm chi phí năng lượng và giảm phát thải khí ô nhiễm cho cho lò đốt trong công nghiệp sử dụng than.
Tủ lạnh tích hợp AI giúp người tiêu dùng tiết kiệm năng lượng 25/09/2024

Samsung ra mắt sản phẩm tủ lạnh mới có hiệu quả tiết kiệm năng lượng vượt trội so với các sản phẩm tủ lạnh trên thị trường. Sản phẩm có công nghệ máy nén biến tần AI, Đặc biệt, việc áp dụng Chế độ năng lượng AI của ứng dụng SmartThings giúp giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng tới 10%.
Điện mặt trời áp mái giúp Sở Khoa học và Công nghệ Khánh Hoà tiết kiệm điện 19/09/2024

Đề tài “Ứng dụng mô hình điện mặt trời áp mái tại trụ sở các cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Khánh Hòa” do Thạc sĩ Lê Xuân Hải - Trung tâm Thông tin và ứng dụng Khoa học và Công nghệ (KH-CN), Sở KH-CN Khánh Hoà làm chủ nhiệm được đánh giá đã giải quyết bài toán tiết giảm điện năng tiêu thụ của các cơ quan nhà nước trên địa bàn tỉnh, cụ thể hóa mục tiêu giảm phát thải nhà kính về 0 theo chủ trương của Đảng và Nhà nước.
ISO 50001 – công cụ đắc lực cho tổ chức, doanh nghiệp duy trì hệ thống quản lý năng lượng 30/07/2024

ISO 50001 được phát triển dựa trên mô hình hệ thống quản lý cải tiến liên tục. Mô hình này đã được sử dụng cho các tiêu chuẩn nổi tiếng khác như ISO 9001 hoặc ISO 14001. Điều này giúp các tổ chức dễ dàng tích hợp quản lý năng lượng vào các nỗ lực chung của họ để cải thiện chất lượng và quản lý môi trường.
Một số giải pháp nâng cao hiệu suất của hệ thống lò hơi công nghiệp sử dụng nhiên liệu rắn hoặc khí 22/07/2024

Lò hơi công nghiệp đốt nhiên liệu rắn và khí được sử dụng rộng rãi để cung cấp hơi bão hòa cho quá trình sản xuất. Việc sử dụng nhiên liệu rắn có thành phần và độ ẩm khác nhau ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và chi phí sản xuất nhiệt.