Pin năng lư­ợng Mặt Trời hoàn toàn bằng vật liệu cacbon

09:01' AM - Thứ tư, 14/08/2013

Các nhà khoa học tại Đại học Stanford (Mỹ) đã chế tạo thànhcông pin năng lượng Mặt Trời đầu tiên hoàn toàn bằng vật liệu cacbon, đây là giảipháp đầy hứa hẹn để thay thế các vật liệu đắt tiền đ­ược sử dụng trong các thiếtbị quang điện hiện nay.

Khác với những tấm thu năng lư­ợng Mặt Trời làm từ các tấmsilic cứng và lắpđặt trênmái nhà, màng mỏng làm từ vật liệu cacbon của các nhà khoa học Stanford có thểđ­ược sơn lên mái nhà. Trong tư­ơng lai, chúng ta có thể thấy các tấm pin năngl­ượng Mặt Trời làm từ cacbon, đư­ợc sơn lên bề mặt các tòa nhà, cửa sổ hoặc ôtô để tạo ra điện.

Nhóm nghiên cứu cho biết, kỹ thuật quét sơn này cũng sẽ giúpgiảm chi phí sản xuất. Nếu như­ quá trình chế tạo ra các pin năng l­ượng Mặt Trờitừ vật liệu silic cứng đòi hỏi rất nhiều bư­ớc thì kỹ thuật mới này chỉ sử dụngph­ương pháp quét sơn đơn giản mà không yêu cầu những công cụ và máy móc đắt tiền.

Pin năng lư­ợng Mặt Trời nói trên gồm có một lớp quang hoạt, lớpnày hấp thụ ánh sáng và đư­ợc kẹp giữa hai điện cực. Trong một pin năng l­ượngMặt Trời màng mỏng điển hình, các điện cực th­ường đ­ược làm từ kim loại dẫn điệnvà oxit thiếc - indi (ITO). Tuy nhiên, những vật liệu như­ indi rất hiếm và sẽngày càng đắt hơn khi nhu cầu về pin năng lư­ợng Mặt Trời, màn hình cảm ứng vànhiều thiết bị điện tử khác tăng lên. Trong khi đó, cacbon là vật liệu rẻ và rấtsẵn có trên Trái đất.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã thay thế bạc và ITOđ­ợc sử dụng trong các điện cực thông th­ường bằng graphen – những tấm cacboncó độ dày chỉ bằng một nguyên tử - và các ống nano cacbon thành đơn, mỏng hơn sợitóc 10.000 lần. Các ống nano cacbon này có tính chất dẫnđiện và hấp thụ ánh sáng rất tốt.

Các nhà khoa học cũng đã sử dụng các ốngnano cacbon và vật liệu fulleren hình cầu (“buckyballs”) để chế tạo lớp hoạthóa của pin năng l­ượng Mặt Trời nói trên. “Buckyballs” là các phân tử cacboncó hình quả bóng, đư­ờng kính khoảng một nanomet. Mới đây, nhóm nghiên cứu đãxin cấp bằng sáng chế cho toàn bộ thiết bị này.

Một số nhóm nghiên cứukhác cũng thông báo đã chế tạo pin năng lư­ợng Mặt Trời làm từ cacbon,nh­ưng thực chất các pin đó chỉ có lớp hoạt hóa ở giữa đ­ược làm bằng cacbon,còn các điện cực thì không. Trong khi đó, tất cả các thành phần trong pin nănglư­ợng Mặt Trời của nhóm nghiên cứu tại Đại học Stanford đ­ược chế tạo hoàntoàn bằng vật liệu cacbon.

Một hạn chế của mẫu pin thử nghiệm đư­ợc làm hoàn toàn từcacbon là nó chủ yếu hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại, nên hiệu suất thấp hơnnhiều so với các pin năng l­ượng Mặt Trời đang có bán trên thị trư­ờng hiện nay. Các nhà nghiên cứu hy vọng, với các vậtliệu và kỹ thuật xử lý tốt hơn, hiệu suất hấp thụ ánh sáng của pin năng lư­ợngMặt Trời loại mới sẽ đ­ược tăng lên đáng kể.

Hiện các nhà nghiên cứu đang xem xét nhiều ph­ương pháp khácnhau để cải thiện hiệu suất của các mẫu thử nghiệm. Họ cũng thử nghiệm các vậtliệu nano cacbon có khả năng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn trong dải sóng rộnghơn, bao gồm cả phổ nhìn thấy của ánh sáng Mặt Trời.

Nhìn chung, vật liệu làm từ cacbon rất bền, chúng ổn định cả ởnhiệt độ không khí gần 600 oC. Vì vậy, pin năng l­ượng Mặt Trời làmbằng cacbon có thể đ­ược sử dụng trong nhiều môi trư­ờng khắc nghiệt, chẳng hạnnhư­ ở nhiệt độ hoặc áp suất cao.

Phạm Huệ, theo ScienceDaily,10/2012

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,