Một chỉnh sửa đơn giản trong thiết kế của pin mặt trời sẽ giúp tối ưu công suất hơn

Bây giờ chúng ta có thể đạt đến giới hạn Landsberg trong pin mặt trời.
Một chỉnh sửa đơn giản trong thiết kế của pin mặt trời sẽ giúp tối ưu công suất hơn
Tấm pin mặt trời quang điện màu xanh lam. Nguồn: Bilanol / iStock

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Houston đã phát minh ra một loại hệ thống thu hoạch năng lượng mặt trời mới đã phá vỡ kỷ lục hiệu quả của tất cả các công nghệ hiện có và một ngày nào đó có thể được triển khai để sử dụng năng lượng mặt trời 24/7, theo một thông cáo báo chí của tổ chức.

Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng tái tạo dồi dào nhất có sẵn cho chúng ta. Những tiến bộ trong hệ thống thu hoạch năng lượng mặt trời có nghĩa là chúng ta có thể thu hoạch một tỷ lệ hợp lý ánh sáng mặt trời nhận được trên trái đất và những nỗ lực đang tiếp tục để tăng con số này mỗi ngày.

Tháng trước, Tạp chí Kỹ thuật thú vị đã báo cáo về cách những cải tiến sử dụng perovskites để tạo ra pin mặt trời có thể giúp chúng ta phá vỡ rào cản chuyển đổi năng lượng 30% của pin mặt trời. Giờ đây, nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Houston đã mở ra việc sử dụng pin mặt trời suốt ngày đêm.

Đẩy pin mặt trời đến giới hạn nhiệt động lực học của chúng
Nhiệt điện mặt trời được sử dụng thông thường (STPV) được thiết kế với một số tinh chỉnh nhất định để cải thiện hiệu quả của chúng. Một trong số đó là việc sử dụng một lớp trung gian điều chỉnh ánh sáng mặt trời vào pin mặt trời.

Mặt trước của lớp này được thiết kế để hấp thụ tất cả các photon đến từ mặt trời, chuyển nó thành nhiệt năng và nâng cao nhiệt độ của lớp trung gian. Giới hạn cho một chuyển đổi như vậy đã được coi là 85,4 phần trăm đối với STPV. Tuy nhiên, đây vẫn là một khoảng cách khá xa so với giới hạn Landsberg là 93,3%, được coi là giới hạn tuyệt đối của việc thu hoạch năng lượng mặt trời.

Nhà nghiên cứu Bo Zhao, một trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí tại trường đại học, gợi ý rằng phát xạ ngược không thể tránh khỏi từ lớp trung gian là nguyên nhân gây ra thâm hụt hiệu quả, có thể được cải thiện bằng cách sử dụng hệ thống STPV không có nguyên tố.

STPV không có phần tử
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng một hệ thống như vậy có thể được tạo ra, bằng cách tạo ra lớp trung gian bằng vật liệu có các đặc tính bức xạ không theo chu kỳ. Chẳng hạn như, STPV sẽ dồn nhiều photon hơn về phía tế bào và giảm đáng kể sự phát xạ ngược ra mặt trời.

Kết quả là một STPV đã gần đạt được giới hạn Landsberg hơn và tăng cơ hội tạo ra các tế bào quang điện tiếp giáp đơn, do đó làm tăng hơn nữa hiệu quả của hệ thống.

Các STPV như vậy sẽ nhỏ gọn hơn và cũng có thể được kết hợp với bộ lưu trữ năng lượng nhiệt để tạo ra điện 24/7. Đây sẽ là một hệ thống dễ xây dựng và sử dụng hơn nhiều so với kế hoạch đặt gương trong không gian nhằm tiếp cận năng lượng mặt trời vào ban đêm để chuyển đổi sang lưới điện không carbon.

Theo ước tính của Văn phòng công nghệ năng lượng mặt trời tại Bộ năng lượng Hoa Kỳ, năng lượng mặt trời có thể chiếm tới 45% nguồn cung điện của Hoa Kỳ vào năm 2050. Một hệ thống STPV không theo nguyên tắc có thể làm tăng đáng kể con số này, và hạn chế nghiêm trọng liên quan với năng lượng mặt trời sẽ biến mất.

Nhựt Thanh
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM