Skip to Content

Category Archives: Công nghệ năng lượng mặt trời

5 CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THAY ĐỔI THẾ GIỚI

(Nangluong.edu.vn) – Với việc chúng ta đang làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, có nhiều ý kiến cho rằng nguồn năng lượng tái tạo chính là nguồn năng lượng tương lai. Liệu có nguồn năng lượng nào dồi dào hơn năng lượng mặt trời

Nguồn năng lượng miễn phí có sẵn khoảng 12 tiếng mỗi ngày và thậm chí nhiều hơn ở một vài nước để khai thác? Năng lượng mặt trời đang dần trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo được tận dụng nhiều nhất qua nhiều năm và các nhà sáng tạo đang tìm kiếm nhiều cách tốt hơn để khai thác nguồn năng lượng này. Đó là các dự án ứng dụng lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà, phương tiện giao thông, quần áo, điện thoại đi động và nhiều hơn nữa.

Dưới đây là một trong những phát minh thay đổi thế giới về nguồn năng lượng tái tạo:

1. Chảo gương mặt trời (Mirrored solar dishes)

white_cliffs_solar_plant1024x7

Được biết đến với nhiều ưu điểm nổi trội, nhiều người thường thắc mắc về lý do tại sao năng lượng mặt trời không phải là nguồn năng lượng duy nhất. Điều đó vẫn chưa thành hiện thức vì các thiết bị năng lượng mặt trời còn có giá thành khá cáo. Tận dụng năng lượng từ những vùng được đánh giá là nhiều năng lượng mặt trời như sa mạc cũng không phải là một điều dễ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin rằng việc phát minh ra những chảo gương mặt trời (mirrored solar dishes) có thể là giải phát tối ưu nhất để khai thác năng lượng mặt trời với giá rẻ nhất.
Hệ thống thu năng lượng mặt trời với chi phí thấp có thể thu ánh sáng mặt trời 2000 lần. Chảo mặt trời được bao phủ bởi nhiều lớp gương giúp hướng tia nắng quy tụ vào một vùng nhỏ nhất định. Hình lõm lòng chảo cho phép thu hầu hết tia nắng từ mặt trời xuyên suốt ngày. Thiết kế hệ thống thu năng lượng mặt trời hình lõm được đánh giá là hiệu quả hơn hệ thống pin. Trong khi những hệ thống thông thường chỉ chuyển hoá khoảng 20% nắng từ mặt trời thành năng lượng thì hệ thống chảo gương mặt trời có thể chuyển hoá lên đến 80%.

2. Pin điện Tesla

Một thử thách khác khi ứng dụng nguồn điện năng lượng mặt trời tái tạo ngoài chi phí thiết bị cao là công nghệ lưu trữ năng lượng. Lưu trữ năng lượng là chìa khoá để biến năng lượng mặt trời trở nên phổ biến hơn ngày nay và đó là nguồn cảm hứng từ pin điện của Tesla. Được mệnh danh là “Năng lượng Tesla”, pin điện được thiết kế nhằm lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhưng loại pin khác trên thị trường hiện nay.
Kết hợp công nghệ pin và công nghệ mặt trời là cách tốt nhất để đảm bảo dòng năng lượng ổn định có giá thành rẻ hơn năng lượng được khai thác từ các nhà máy đốt nhiên liệu hoá thạch. Theo các nhà sáng kiến từ Tesla, họ đang đến gần mục tiêu phổ biến hoá sản phẩm pin của mình tới các công ty thương mại.
“Chia sẻ năng lượng mặt trời” là giải pháp cho những người không có mái nhà để lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời bằng việc chia sẻ nguồn năng lượng từ các hệ thống của hàng xóm với chi phí thấp hơn so với việc họ phải trả cho công ty cung cấp điện.

3. Hệ thống điện mặt trời di động:

solarpodportablesolargenerator

Các nước và khu vực phát triển đang hồi phục sau thiên tai tận dụng tối đa từ nguồn năng lượng thay thế như năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng hiệu quả, an toàn và rẻ hơn máy phát điện.

Các nhà máy điện có tác động to lớn đến việc giúp các nước hồi phục sau thiên tai bằng việc ứng dụng các hệ thống năng lượng mặt trời di động cho việc chiếu sáng và các trạm sạc điện thoại phục vụ nhân viên cứu trợ. Bộ sản phẩm năng lượng di động bao gồm tấm pin năng lượng mặt trời và hộp điều khiển có hệ thống dự trữ có vai trò thu và lưu trữ năng lượng. Nỗ lực mới nhất trong việc sử dụng nguồn điện di động là sử dụng máy in 3D chạy bằng lượng mặt trời để cung cấp thiết bị y tế tại điểm cứu trợ mà chi phí nhỏ.

4. Khử muối bằng mặt trời

Nguồn điện mặt trời chuyển hoá năng lượng từ mặt trời thành điện trong khi việc khử muối với mục đích loại bỏ những khoáng chất không cần thiết từ nước biển để sử dụng và cho mục đích nông nghiệp. Vậy làm thế nào để kết hợp hai quá trình đó?
Các nhà nghiên cứu đã phát kiến ra máy chạy bằng lượng mặt trời có chức năng biến nước lợ thành nước uống bằng cách tách muối ra khỏi nước. Bên cạnh khử muối, máy có thể thanh lọc và tẩy sạch nước bằng tia cực tím (Ultraviolet Rays). Nhiều vùng đất ngày nay vẫn phải sống trong điều kiện thiếu nước dù 70% trái đất được bao phủ bởi nước. Sáng kiến này là một trong những giải pháp hiệu quả nhất cung cấp nguồn nước sạch cho sinh hoạt.

5. Phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời

sunseekersolargliderimagesolar

Công nghệ năng lượng mặt trời đã thúc đẩy mạnh mẽ việc cải thiện hệ thống phương tiện di chuyển cả trên không và mặt đất. Chúng ta tiếp xúc nhiều với ánh năng mặt trời trong lúc lái xe, đi tàu hay bay trên không. Các nhà khoa học đã thử nghiệm rất nhiều cách để khai thác nguồn năng lượng này. Cùng với những sáng chế phương tiện di chuyển chạy bằng điện, đã đến lúc chúng ta nên bắt đầu sử dụng năng lượng mặt trời thay thế năng lượng điện.
“Solar Impulse 2” là chiếc máy bay năng lượng mặt trời đầu tiên. Phi công có thể bay đến mọi nơi trên thế giới ngay cả trong đêm cùng với chiếc máy bay được cung cấp nhiên liệu chỉ từ năng lượng mặt trời. Ở Hà Lan còn có cả một con đường chỉ dài bằng 230 feet (70m) tạo ra 3000kWh, tương đương với cung cấp năng lượng cho một hộ gia đình một người trong suốt một năm.

Dịch bởi SolarV Vũ Phong – Nguồn: tech.co

READ MORE

Pin mặt trời quang điện được chế tạo qua kỹ thuật in 3D

Công ty Công nghệ Oxolutia của Tây Ban Nha đang phát triển Pin mặt trời Solar Oxides, một loại pin mặt trời quang điện linh hoạt có thể được sản xuất bằng kỹ thuật in 3D.

pin_3d

Việc sử dụng loại vật liệu ô-xít dẫn điện, không độc hại, ổn định và chi phí thấp có thể được tìm thấy dễ dàng, loại pin này mở ra một cơ hội mới hấp dẫn đối với việc chế tạo ra năng lượng mặt trời chi phí thấp.

Pin năng lượng mặt trời quang điện được lắp đặt trên các tấm bảng để hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển năng lượng cho các nhà máy địa nhiệt năng lượng mặt trời. Phương pháp truyền thống khác là sử dụng silic đơn tinh thể, tuy nhiên dù nguyên vật liệu và quy trình sản xuất in 3D có chi phí thấp, pin mặt trời Solar Oxides đưa ra rất nhiều lợi ích cạnh tranh. Đột phá công nghệ này sẽ mang lại lợi ích không nhỏ cho ngành năng lượng, nơi mà có nhu cầu ngày càng tăng về các hệ thống thân thiện với môi trương, ổn định, bảo đảm và hiệu quả năng lượng hơn, đặc biệt khi chúng ta tiếp tục khai thác cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên của trái đất và tăng lượng phát thải các-bon. Công nghệ năng lượng mặt trời thông qua kỹ thuật in 3D có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp, như vận tải, y học và truyền thông.

Oxolutia là một sản phẩm phái sinh dựa trên công nghệ của Học viện Khoa học Vật liệu Barcelona (ICMAB), nhằm mục đích thực hiện nghiên cứu và đưa ra thị  trường các quá trình và vật liệu trong lĩnh vực hiện tượng siêu dẫn và công nghệ nano. Với mục đích tạo ra pin năng lượng mặt trời linh hoạt, đội ngũ kỹ thuật thực hiện kỹ thuật in phun mực, cho phép phun chất lỏng nhỏ giọt thông minh lên các bề mặt, đã kết hợp với các phương pháp phun dung dịch hóa học cho việc sản xuất các tấm phim năng lượng mỏng. Họ tin rằng đây là công nghệ mở ra những con đường mới cho chế tạo kỹ thuật số, các vật liệu phân cấp, sản xuất bổ sung. Đối với việc xây dựng phát triển nhà máy thử nghiệm từ năm 2013, họ mong đợi rằng trong năm tới mô hình thử nghiệm này có thể hoạt động được.

Dự án này được Repsol lựa chọn là một trong dự án chiến thắng của Quỹ Các Doanh Nghiệp Fundación 2015. Repsol là một trong những tập đoàn năng lượng lớn nhất trên thế giới cam kết áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo và bảo vệ môi trường, và Quỹ của họ, đến nay đã được vận hành 4 năm, nhằm mục đích hướng các doanh nghiệp tập trung vào việc cải thiện hiệu quả năng lượng và tiết kiệm năng lượng với các dự án công nghệ sáng kiến.

Trong số chín dự án được trao giải thưởng, bốn dự án đã được các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp gửi về tại nhóm nghiên cứu Esfera UAB-CEI, trong đó có Dự án Solar Oxides. Được chọn trong số 200 dự án, những dự án này sẽ nhận được một khoản trợ cấp lên tới 280,000 Euro cho tối đa là 2 năm, và sẽ được chỉ định cho một đội ngũ giám sát, cố vấn pháp lý, kỹ thuật và đào tạo chuyên biệt để đưa các giải pháp công nghệ của mình ra thị trường nhanh nhất có thể. Các dự án này còn được tài trợ văn phòng nghiên cứu trongTrung tâm Công nghệ Repsol tại Madrid, Tây Ban Nha.

Ngoc Anh – TKNL (Theo 3Ders.org)

READ MORE

Phương pháp mới giúp thu năng lượng mặt trời từ nước

Các nhà khoa học thuộc Đại học Ric (Hoa Kỳ) vừa tìm ra một phương pháp hiệu quả giúp thu năng lượng mặt trời bằng cách tách các phân tử nước.

Công nghệ này dựa trên cấu hình của các hạt nano vàng được kích hoạt bởi ánh sáng; các hạt nano này thu ánh sáng mặt trời và chuyển năng lượng mặt trời thành các electron ở trạng thái bị kích thích cao độ, thường được gọi là các “electron nóng”.

isabell-thomann

 

Isabell Thomann và các đồng nghiệp.

Isabell Thomann, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Electron nóng có khả năng tạo nên những phản ứng hóa học rất hữu ích, nhưng năng lượng của chúng lại bị phân rã nhanh chóng nên việc kiểm soát năng lượng của chúng là rất khó khăn. Chẳng hạn, nguyên nhân chính dẫn đến tổn thất năng lượng ở các tấm pin quang điện mặt trời hiện nay là do các electron nóng nguội đi chỉ trong vòng vài phần nghìn tỷ giây, khiến năng lượng của chúng bị giải phóng ra ngoài”.

Do vậy, việc thu những electron năng lượng cao này trước khi chúng nguội đi có thể giúp các nhà cung cấp năng lượng mặt trời nâng cao đáng kể hiệu suất chuyển năng lượng mặt trời thành năng lượng điện.

Trong các hạt nano được kích hoạt bởi ánh sáng do nhóm nghiên cứu của Thomann thực hiện, ánh sáng được thu lại và chuyển thành các plasmon, tức các dao động của electron vận động như một chất lỏng ngang qua bề mặt kim loại của hạt nano. Plasmon là trạng thái năng lượng cao có thời gian tồn tại ngắnsong các nhà khoa học ở Rice và một số nơi khác trên thế giới đã tìm ra cách thu năng lượng plasmon để chuyển hóa thành điện năng hoặc quang năng hữu dụng. Hạt nano plasmon cũng là một phương tiện hứa hẹn kiểm soát năng lượng của các electron nóng.

mo-hinh-thi-nghiem

Mô hình của thí nghiệm sử dụng công nghệ tách phân tử nước để sản xuất năng lượng mặt trời.

Nhóm nghiên cứu của Thomann đã tạo ra được một hệ thống sử dụng năng lượng từ electron nóng để tách các phân tử nước thành Oxy và Hydro. Đây là một kết quả quan trọng bởi Oxy và Hydro là nguyên liệu cơ bản của các tế bào nhiên liệu, tức các thiết bị điện hóa học giúp tạo ra nguồn điện năng sạch và hiệu quả. Để sử dụng được electron nóng, trước tiên nhóm nghiên cứu phải tìm cách tách chúng khỏi các “lỗ electron”, tức các trạng thái năng lượng thấp mà chúng đã rời khỏi khi nhận được nguồn năng lượng kích thích. Một lý do khiến electron nóng có thời gian tồn tại ngắn là chúng có xu hướng giải phóng nguồn năng lượng mới nhận được để quay trở lại trạng thái năng lượng thấp.

mo-hinh-thi-nghiem-1

 

Hình ảnh phác họa khi đưa thí nghiệm lên quy mô công nghiệp.

Cách duy nhất để ngăn chặn xu hướng này xảy ra là tạo ra một hệ thống có thể nhanh chóng tách electron nóng khỏi các lỗ electron. Thông thường, các nhà khoa học sẽ đẩy electron nóng qua một hàng rào năng lượng có vai trò như một chiếc van một chiều. Theo Thomann, phương pháp này có nhiều điểm không hiệu quả song vẫn được các nhà khoa học quan tâm bởi nó áp dụng một công nghệ đã được kiểm chứng gọi là hàng rào Schottky. Nhóm của bà, thay vì đẩy electron nóng đi, lại tạo ra một hệ thống để đẩy các lỗ electron đi. Hệ thống này đóng vai trò giống một cái rây hoặc màng chắn: các lỗ electron có thể lọt qua đó nhưng electron nóng thì không, và do đó chúng được duy trì ở trên bề mặt các hạt nano plasmon.

Thomann cho biết: “Khi sử dụng công nghệ tách nước bằng electron nóng để tạo năng lượng mặt trời, chúng tôi thấy dòng quang điện có hiệu suất tương đương với những hệ thống khác phức tạp hơn và sử dụng những thành phần đắt tiền hơn. Chúng tôi tự tin cho rằng mình có thể tối ưu hóa hệ thống này để cải thiện đáng kể những kết quả hiện nay”.

Nguồn: nongthonviet

READ MORE

Phát triển các Tấm pin năng lượng mặt trời tự làm mát.

Các kỹ sư tại trường Đại học Standford, California, Mỹ đã và đang phát triển một công nghệ mới nhằm mục đích duy trì các tấm pin năng lượng mặt trời ở trạng thái nguội khi chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời, thúc đẩy sản lượng điện tạo ra trong quá trình này.

241450643

 

Khi các tấm pin năng lượng mặt trời bị đốt nóng, chúng trở nên kém hiệu quả hơn, làm giảm các chức năng năng của công nghệ năng lượng tái tạo.

Tại một tờ báo được xuất bản trong tuần này trong tạp chí của Viên Hàn lâm Khoa học Quốc Gia Mỹ, các giáo sư Shanhul Fan, Aaswath P.Raman và Linxiao Zhu đã giải thích phương pháp đẩy sức nóng ra ngoài của thiết bị mới này để tăng cường tính hiệu quả.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tấm vật liệu silica có cấu trúc được đặt nằm phía trên cùng của pin năng lượng mặt trời truyền thống. Tấm này sẽ hấp thụ và giải thoát sức nóng từ các tia hồng ngoại.

“Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ tiếp xúc trực tiếp với mặt trời để thực hiện chức năng, cho dù sức nóng có bất lợi đối với tính hiệu quả của tấm pin năng lượng”, ông Fan phát biểu trong một bài viết. “Vật liệu phủ nhiệt của chúng tôi cho phép ánh sáng mặt trời đi qua, lưu trữ và thậm chí tăng cường tính hấp thụ ánh sáng mặt trời, nhưng vật liệu đó cũng làm nguội tấm pin bằng việc đẩy sức nóng thoát ra ngoài và cải thiện tính hiệu quả của pin năng lượng mặt trời.”

Họ dự tính rằng thiết bị này sẽ thúc đẩy tính hiệu quả năng lượng của pin hơn 1%, tạo nên một bước tiến bộ quan trọng trong sản xuất năng lượng.

Công trình xây dựng trên nghiên cứu của một đội ngũ vào năm ngoái, khi đó họ đã phát triển một loại vật liệu cực mỏng đẩy sức nóng của các tia hồng ngoại ra ngoài mà không làm nóng không khí xung quanh. Họ đã kiểm nghiệm thiết bị được chế tạo mới nhất trên một mái nhà của trường Standford và nhận thấy rằng tấm vật liệu phủ đó cho phép ánh sáng đi qua các tấm pin năng lượng mặt trời, trong khi đó lại làm mát thiết bị lọc nằm bên dưới.

Ngọc Ánh – TKNL (Theo Bussiness Green)

READ MORE

Công nghệ tách nước bằng năng lượng mặt trời

Các nhà nghiên cứu đã thiết lập một hệ thống sử dụng năng lượng từ các điện tử nóng để tách các phân tử nước thành oxy và hydro – nguyên liệu của pin nhiên liệu, các thiết bị điện hóa sản xuất điện sạch và hiệu quả.

nang20luong20mat20troi201-252889j14051

 

Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Rice (Hoa Kỳ) đã đưa ra một phương pháp mới, hiệu quả để thu năng lượng từ ánh nắng mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng sạch, tái tạo bằng cách tách các phân tử nước.

Công nghệ này dựa vào cấu hình của các hạt nano vàng được kích hoạt bằng ánh sáng để thu ánh nắng mặt trời và chuyển năng lượng mặt trời thành các điện tử bị kích thích mạnh được các nhà khoa học gọi là các “điện tử nóng”.

Các điện tử nóng có khả năng thúc đẩy những phản ứng hóa học có ích, nhưng lại phân rã rất nhanh và các nhà khoa học đang nỗ lực khai thác năng lượng của chúng.

Việc thu các điện tử năng lượng cao này trước khi chúng nguội đi có thể cho phép các nhà cung cấp năng lượng mặt trời tăng đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng và đáp ứng mục tiêu quốc gia về giảm giá thành điện mặt trời.

Trong các hạt nano kích hoạt bằng ánh sáng, ánh sáng được thu và chuyển đổi thành plasmon, sóng điện tử giống như chất lưu chảy qua bề mặt kim loại của các hạt nano. Plasmon là trạng thái năng lượng cao tồn tại ngắn, nhưng các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice cũng như ở nhiều đơn vị khác đã tìm cách thu năng lượng plasmon và chuyển đổi nó thành nhiệt hoặc ánh sáng có ích. Các hạt nano plasmon còn là một trong những phương thức triển vọng nhất để khai thác năng lượng của các điện tử nóng và nhóm nghiên cứu của Đại học Rice đang hướng tới mục tiêu đó trong một số nghiên cứu gần đây.

Các nhà nghiên cứu đã thiết lập một hệ thống sử dụng năng lượng từ các điện tử nóng để tách các phân tử nước thành oxy và hydro – nguyên liệu của pin nhiên liệu, các thiết bị điện hóa sản xuất điện sạch và hiệu quả.

Để sử dụng các điện tử nóng, đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã tách chúng từ các “lỗ trống điện tử” tương ứng, trạng thái năng lượng thấp mà các điện tử nóng bỏ qua khi nhận được năng lượng plasmon. Lý do các điện tử nóng tồn tại trong thời gian ngắn là vì chúng có xu hướng giải phóng năng lượng mới và trở lại trạng thái năng lượng thấp. Cách duy nhất để tránh hiện tượng này là điều chỉnh hệ thống trong đó các điện tử nóng và lỗ trống điện tử nhanh chóng tách rời nhau. Phương pháp thông thường mà các kỹ sư điện áp dụng là đẩy các điện tử nóng đến hàng rào năng lượng đóng vai trò như van một chiều, nhưng phương pháp này không hiệu quả.

Hệ thống gồm 3 lớp vật liệu. Lớp dưới cùng là một tấm nhôm mỏng được phủ oxit niken trong suốt và được rắc các hạt nano vàng plasmon lên trên, đó là các đĩa hình bóng khúc côn cầu có đường kính khoảng 10-30 nm.

Khi ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp vào đĩa hoặc phản xạ từ nhôm, các đĩa chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành các điện tử nóng. Nhôm hút các lỗ trống điện tử và oxit niken cho phép chúng đi qua, đồng thời giữ các điện tử nóng ở lại trên các hạt nano vàng. Các nhà nghiên cứu đã cho phép các hạt nano vàng hoạt động như chất xúc tác để tách nước bằng cách đặt tấm vật liệu lên mặt phẳng và nhúng ngập nước. Trong thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đo dòng quang điện để tách nước mà không đo trực tiếp khí hydro và oxy sinh ra từ hiện tượng phân tách.

Dương Nguyễn – Báo Chính Phủ.

READ MORE

Pin năng lượng mặt trời màng mỏng

Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà khoa học đã báo cáo về hiệu suất ổn định kỷ lục thế giới 13,6% của pin năng lượng mặt trời silic màng mỏng ba lớp chuyển tiếp, một phiên bản mới hơn của pin năng lượng mặt trời silic màng mỏng một lớp chuyển tiếp đã được sử dụng trong các sản phẩm thương mại từ những năm 1970.

Kỷ lục này vượt kỷ lục trước đó là 13,44% và các nhà nghiên cứu hy vọng rằng một vài cải tiến hợp lý sẽ đẩy nó lên trên 14%.

pin_nlmt_mang_mong

Ảnh hình học tôpô màng silic trên các cấu trúc tổ ong được các nhà nghiên cứu sử dụng để thiết kế pin năng lượng mặt trời mới. Ảnh: Sai, et al. © 2015 AIP Publishing

Nhóm nghiên cứu gồm các nhà nghiên cứu đến từ một số trung tâm nghiên cứu lớn nhất của Nhật Bản, bao gồm Viện Khoa học và công nghệ công nghiệp tiên tiến quốc gia (AIST), Hiệp hội Nghiên cứu công nghệ sản xuất quang điện (PVTEC), Sharp, Panasonic và Mitsubishi.

“Chúng tôi nghĩ rằng bài báo trình bày hai kết quả quan trọng”, Sai, một nhà nghiên cứu tại AIST, nói với Phys.org. “Đầu tiên là hiệu suất cao nhất thế giới của pin năng lượng mặt trời silic  màng mỏng dựa trên một tính năng bẫy ánh sáng tiên tiến. Thứ hai là tính năng bẫy ánh sáng tiên tiến này cho phép chúng tôi đạt được mật độ quang điện cao (34,1 mA/cm2) với lớp hấp thụ vi tinh thể chỉ dày 4 micromet. Với kết quả này, chúng tôi đã chứng minh thành công công nghệ bẫy ánh sáng có thể góp phần nâng dòng quang và hiệu suất của pin năng lượng mặt trời như thế nào”.

Do có rất nhiều loại hiệu suất khác nhau khi nói đến pin năng lượng mặt trời nên thường rất khó cho những người không chuyên sâu để so sánh trực tiếp. Như các nhà nghiên cứu giải thích trong bài báo đăng trên tạp chí Applied Physics Letters, hiệu suất ổn định là hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) có tính đến sự xuống cấp do ánh sáng gây ra. Sự khác biệt có thể là đáng kể, với hiệu suất ổn định khoảng 13% có PCE cao 16% – sự khác biệt là khoảng 20%.

“Đôi khi hiệu suất của pin năng lượng mặt trời gây ra sự nhầm lẫn do có một số định nghĩa”, Sai giải thích. “Nói chung, tất cả các loại pin năng lượng mặt trời đều có mức độ xuống cấp khác nhau khi tiếp xúc kéo dài với ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, v.v… Tuy nhiên, hầu hết pin năng lượng mặt trời được đánh giá theo hiệu suất ‘đầu tiên’ của chúng. Nếu pin năng lượng mặt trời tương đối ổn định, chẳng hạn như pin năng lượng mặt trời silic tinh thể, sự đánh giá này có thể chấp nhận được. Tuy nhiên, silic vô định hình được biết là có sự xuống cấp đáng kể khi tiếp xúc kéo dài với ánh sáng, được gọi là hiệu ứng Steabler-Wronski. Để thực hiện một so sánh công bằng trong lĩnh vực này, chúng tôi so sánh hiệu suất pin năng lượng mặt trời sau một quy trình phơi sáng phổ biến”.

Nhiều yếu tố có khả năng góp phần vào sự xuống cấp do ánh sáng gây ra trong các pin năng lượng mặt trời silic mặc dù cơ chế chính xác vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Một phương pháp thiết kế để giảm thiểu sự xuống cấp do ánh sáng gây là chế tạo pin năng lượng mặt trời trên các chất nền có cấu trúc tổ ong. Cho đến nay, các cấu trúc tổ ong đã được sử dụng chủ yếu cho pin năng lượng mặt trời một lớp chuyển tiếp được làm từ một loại vật liệu bán dẫn duy nhất và do đó có thể hấp thụ ánh sáng chỉ có một bước sóng.

Trong bài báo mới đây, các nhà khoa học cho biết nghiên cứu gần đây cho thấy các cấu trúc tổ ong cũng có thể được sử dụng để phát triển pin năng lượng mặt trời đa lớp chuyển tiếp. Do loại pin này được chế tạo từ nhiều loại vật liệu bán dẫn, chúng có thể hấp thụ được nhiều bước sóng ánh sáng. So với pin năng lượng mặt trời một lớp chuyển tiếp, pin năng lượng mặt trời đa lớp chuyển tiếp được chế tạo ở đây có hiệu ứng bẫy ánh sáng rất cao do có cấu trúc tổ ong.

Để nâng cao hơn nữa hiệu suất này, các nhà nghiên cứu cũng kiểm soát cẩn trọng giai đoạn hình thành cấu trúc tổ ong, kết hợp với một màng chống phản xạ dựa trên một cấu trúc mắt sâu bướm và đặt vào ba lớp chuyển tiếp để tối đa hóa hiệu suất, trong số các chiến lược khác.

Khi thử nghiệm pin năng lượng mặt trời trong phòng thí nghiệm riêng của họ, các nhà nghiên cứu thu được hiệu xuất ban đầu và hiệu suất ổn định lần lượt là khoảng 14,5% và 13,8%, cho thấy sự suy giảm hiệu suất do ánh sáng gây ra ít hơn 5%. Pin năng lượng mặt trời do AIST thử nghiệm độc lập thu được hiệu suất ổn định thấp hơn một chút là 13,6%. Các nhà nghiên cứu giải thích rằng sự khác biệt này có thể phát sinh từ sự khác biệt của thiết bị mô phỏng mặt trời được sử dụng trong thí nghiệm: Phòng thí nghiệm riêng của các nhà khoa học sử dụng thiết bị mô phỏng mặt trời có hai bóng đèn, nhiều bước sóng xanh hơn so với thiết bị mô phỏng mặt trời có ba bóng đèn chính xác hơn được sử dụng trong phòng thí nghiệm của AIST.

Mặc dù đã thiết lập một kỷ lục mới, các nhà nghiên cứu tin rằng vẫn còn nhiều chỗ cần cải tiến, đặc biệt là bằng cách cải thiện hiệu suất của lớp trên cùng của pin năng lượng mặt trời ba lớp và bằng cách giải quyết sự không phù hợp quang phổ. Nếu được cải thiện, họ dự đoán rằng phương pháp này sẽ đạt được hiệu suất ổn định trên 14% trong tương lai gần. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu dự định áp dụng kỹ thuật mới này vào bẫy ánh sáng cho các pin năng lượng mặt trời silic wafer thông thường.

N.L.H – vista (theo Sciencedaily, 1/6/2015)

 

READ MORE

Pin kim loại lỏng – Bước đột phá phát triển năng lượng tái tạo…

Tại Triển lãm Năng lượng và Điện thế giới khu vực châu Á 2015, giáo sư Donald Sadoway – Viện Công nghệ Massachusettes, Mỹ – đã công bố ý tưởng về chế tạo pin kim loại lỏng.

liquid_battery

Công trình nghiên cứu này khi hoàn thiện sẽ góp phần tạo ra những trạm lưu trữ điện quy mô lớn, hiệu suất cao với giá thành rẻ, làm nền tảng quan trọng để đưa các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió, điện mặt trời trở thành nguồn năng lượng chính trong tương lai.

Điện gió hay điện mặt trời là những nguồn năng lượng tái tạo phổ biến nhưng đều có hạn chế là nguồn năng lượng không ổn định, phụ thuộc vào thời tiết. Trong khi đó, các pin ắc-quy tích điện hiện nay chỉ có công suất nhỏ, giá thành cao và chỉ có thể đáp ứng quy mô hộ gia đình.

Giáo sư Donald Sadoway đến từ Viện Công nghệ Massachusettes, Mỹ đã tìm ra lời giải khi phát minh ra pin kim loại lỏng với các thành phần điện cực và điện phân đều là chất lỏng.

Giáo sư Donald Sadoway cho biết: “Thông thường pin vẫn có thanh đặc làm cực dương và dung dịch điện phân. Tôi cho rằng hình thức như vậy không phù hợp cho việc tích điện quy mô lớn và bắt đầu tìm hướng khác. Khi tôi nhìn thấy quy trình điện phân để sản xuất nhôm và thấy rằng nó duy trì dòng điện liên tục cường độ cao, ổn định và chi phí thấp, tôi nghĩ đến việc chuyển mô hình này vào chế tạo pin kim loại lỏng”.

Các nghiên cứu và thử nghiệm ban đầu cho thấy, loại pin kim loại lỏng này có công suất mạnh hơn nhiều so với pin truyền thống; độ tiêu hao rất thấp, theo tính toán vận hành 10 năm mới chỉ sụt 15% dung lượng.

Giáo sư Donald Sadoway cho biết thêm: “Pin kim loại lỏng giúp thiết lập ra các hệ thống lưu trữ năng lượng cố định, rất hữu ích khi đưa điện đến với những khu vực vẫn chưa thể tiếp cận với nguồn điện. Với hệ thống pin này, người ta có thể kết hợp tích trữ nguồn điện mặt trời, điện gió và thiết lập mạng điện nhỏ rất nhanh để cung cấp điện cho khu vực mà ko cần phải kết nối các trạm phát điện lớn tập trung, như vậy sẽ làm giảm giá thành và tăng độ tin cậy”.

Giáo sư Donald Sadoway cho biết, hiện ông và các cộng sự tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm để tìm ra loại hợp kim làm điện cực có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất và mức độ tiêu hao ít hơn nữa để có thể đưa vào sản xuất đại trà trong thời gian tới. Phát minh của ông sẽ tạo điều kiện để các nguồn năng lượng tái tạo sẽ ngày càng phát triển và được sử dụng rộng rãi hơn trong tương lai.pin_kim_loai_long

Theo VTV

SolarV Vũ Phong sẽ có bài chi tiết hơn về loại pin này. Mời các bạn đón đọc các bài viết kế tiếp

READ MORE

Phát triển thành công pin năng lượng mặt trời Silicon cho các vùng hẻo lánh

Trong nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Nature nanotechnology, các khoa học tại Đại học Aalto cho biết rằng họ đã chế tạo thành công tế bào năng lượng mặt trời sillicon đen với hiệu suất chuyển hóa 22,1%.

phattrienthanhcongpinnangluong

Mặc dù hiệu suất này chưa thể vượt mặt tế bào tinh thể silic dang dùng phổ biến hiện nay, nhưng đây lại là một bước tiến lớn, hứa hẹn sẽ được dùng tại các khu vực ít ánh sáng Mặt Trời nhưng vẫn tận dụng được nguồn năng lượng này.

Một trong những nguồn năng lượng có thể tái tạo phổ biến nhất là năng lượng Mặt Trời. Nhưng để thu thập ánh sáng Mặt Trời và chuyển hóa nó thành điện năng, bạn cần phải có các tế bào năng lượng Mặt Trời, chính xác hơn là các tế bào quang điện. Hiện nay, 90% các tế bào năng lượng Mặt Trời được dùng là tinh thể Silic (số liệu năm 2011) và trong điều kiện lý tưởng nhất, nó có hiệu suất chuyển hóa năng lượng là 25%. Nhược điểm lớn nhất của dạng tế bào năng lượng này là có kích thước khá cồng kềnh.

Một dạng tế bào năng lượng Mặt Trời khác cũng được sử dụng trước giờ là màng mỏng làm từ hợp chất Cadimi (Cd). Tế bào dạng này mỏng hơn khoảng 75% nhưng lại hấp thu ánh sáng Mặt Trời hiệu quả hơn so với Silic. Mặt khác, nó có trọng lượng nhẹ hơn, linh hoạt hơn nên được đánh giá là vật liệu lý tưởng để thu thập ánh sáng Mặt Trời. Tuy nhiên, nhược điểm rất lớn của Cadimi là có hiệu suất chuyển hóa thành điện năng thấp hơn so với đối thủ tinh thể Silic mặc dù hồi năm ngoái, một nhóm nghiên cứu báo cáo đã tăng hiệu suất chuyển hóa của Cadimi lên tới 20,4%.

Vậy loại Silic đen được phát triển mới đây có ưu điểm gì so với tinh thể silic hay Cadimi? Sự khác biệt đơn giản chỉ là nó được làm cho có bề mặt màu đen và nó sẽ vẫn hoạt động với hiệu suất cao trong những ngày ít nắng. Hãy hình dung việc bạn mặc một chiếc áo thun màu đen giữa trưa hè nắng nóng như hiện nay, chúng ta sẽ hiểu được lợi ích của việc chế tạo tế bào năng lượng màu đen. Về cơ bản, màu đen có xu hướng hấp thụ ánh sáng Mặt Trời nhiều hơn và nên sẽ thu thập được nhiều năng lượng hơn. Do đó, loại tế bào năng lượng Silic đen sẽ rất thích hợp để dùng tại các khu vực không có nhiều ánh sáng Mặt Trời nhưng vẫn đảm bảo tận dụng được nguồn năng lượng ít ỏi từ đó.

Từ trước đến nay, các tế bào năng lượng Mặt Trời khi chế tạo thành màu đen sẽ kéo theo việc sụt giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, việc tạo ra hiệu suất 22,1% bằng tế bào năng lượng Mặt Trời silic đen là một bước đột phá và đầy hứa hẹn. Hiện tại, dự án đã nhận được sự hỗ trợ của Liên minh châu Âu nhằm tiếp tục hoàn thiện công nghệ tế bào năng lượng Mặt Trời silic đen, tiến tới sản xuất trên quy mô công nghiệp. Công nghệ này hứa hẹn sẽ được trang bị tại khu vực Bắc Âu hoặc những khu vực có ít ánh sáng Mặt Trời (về cường độ và số ngày nắng) nhưng vẫn đảm bảm tận dụng được nguồn năng lượng gần như vô tận này.

Hà Vũ (Theo Science Daily, TTe)

READ MORE

Công nghệ sử dụng NLMT vào ban đêm

Một doanh nghiệp của Đức đã chế tạo được thiết bị sử dụng pin mặt trời sử dụng vào ban ngày, năng lượng thừa được tích trữ để sử dụng vào ban đêm.

cong_nghe_su_dung_nlmt_vao_ban

Pin tích trữ năng lượng khai thác vào ban ngày bằng các tấm pin mặt trời gắn trên mái nhà.

Như vậy, thay vì phải bán điện mặt trời dôi dư cho lưới điện và sau này mua lại, hộ gia đình có thể sử dụng điện tích trữ.

Sonnenspeicher là hệ thống quản lý thông minh, tự động điều chỉnh dòng điện nạp và phóng để dễ dàng quản lý mức năng lượng tiêu thụ. Nó còn có chế độ “Sleep” đảm bảo cho hệ thống tích trữ không bao giờ họat động ở mức thấp và sẽ tự động chuyển sang chế độ “Standby” khi không được sử dụng để tăng hiệu suất.

Mặc dù hệ thống được thiết kế hoàn toàn độc lập với lưới điện quốc gia, nhưng vẫn có thể thể kết nối trong trường hợp khẩn cấp. Ví dụ, khi trong pin còn năng lượng, kết nối với lưới điện sẽ bị khóa. Khi năng lượng hết, Sonnenspeicher sẽ kết nối vào lưới điện với tốc độ một phần nghìn giây.

Nếu một hộ gia đình chủ yếu sử dụng điện lưới, Sonnenspeicher vẫn sẽ tích trữ năng lượng và đóng vai trò như máy phát điện trong thời gian điện bị cắt.

Hệ thống có nhiều loại như Sonnenspeicher 300 công suất 4,8 kWh và Sonnenspeicher 600 với 8,06 kWh cho đến mô hình 1000 cung cấp 13,44 kWh. Giá thành của hệ thống có tuổi thọ lên tới 20 năm này là từ 8.450 Euro.

Trung bình một hộ gia đình có thể tiết kiệm khoảng 1.200 Euro mỗi năm và vẫn sẽ mất khoảng 7 năm để bù đắp chi phí mua thiết bị.

Nhật Nam – Chinhphu.vn

READ MORE

Cấu trúc Silicon mới tăng hiệu suất pin mặt trời

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra ra một cấu dạng silicon mới, mang tên Silicon BC8 có thể tăng hiệu suất hoạt động của pin mặt trời.

Nghiên cứu này được trình bày chi tiết tại tờ tạp chí Physical Review Letters, số tháng 1/2013. Các nhà nghiên cứu tại Đại học California Davis tính toán hiệu suất có thể tăng thêm được tính toán dựa trên mô phỏng điện toán.

Với loại pin truyền thống, cứ một photon đi vào sẽ có một cặp lỗ hổng electron, do đó hiệu suất tối đa sẽ đạt 33%. Các hạt nano của hợp chất silicon truyền thống chỉ có thể hoạt động trong vùng ánh sáng tia cực tím dưới tác động của hiện tượng giam giữ lượng tử (quantum confinement).

cautrucmoipinmattroi

Hiện tượng giam giữ lượng tử tạo ra nhiều hơn một cặp lỗ hổng electron và các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos, UC Davis và Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia đã nghiên cứu hiện tượng này một cách chi tiết hơn.

Các nhà khoa học phát hiện ra nếu tạo ra được nhiều hơn một cặp lỗ hổng electron trên một photon thì có thể đạt được hiệu suất lên tới 42% – mức hiệu suất vượt xa so với bất kỳ loại pin mặt trời nào hiện nay. Phương pháp mới không chỉ hiệu quả với vùng ánh sáng tia cực tím mà còn có hiệu quả với vùng ánh sáng mặt trời không nhìn thấy được.

Các chuyên gia cũng tin rằng với việc kết hợp nhiều lỗ hổng electron trên một photon bằng các gương parabol, hiệu suất tối đa của pin có thể lên tới 70%.

Các nhà nghiên cứu ủng hộ khả năng hoạt động của một cấu trúc silicon mang tên silicon BC8. BC8 được tạo thành dưới áp suất cao nhưng lại ổn định ở áp suất thông thường. Phép mô phỏng điện toán được thực hiện tại Trung tâm Siêu điện toán Nghiên cứu khoa học Năng lượng quốc gia tại Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley.

Kết quả cho thấy các hạt nano của cấu trúc silicon BC8 thực  tế tạo ra nhiều cặp lỗ hổng electron trên một photon thậm chí là khi tiếp xúc với ánh sáng nhìn thấy được. Do đó, các nhà khoa học đang hi vọng về khả năng tạo ra một loại pin mặt trời có hiệu suất cao nhất thế giới.

Kim Anh VNEEP (Theo greenoptimistic.com)
READ MORE