Đột phá lĩnh vực năng lượng Mặt Trời sẽ cho phép ta tận dụng nguồn năng lượng đồ sộ "từ trên trời rơi xuống".
công nghệ chuyển ánh sáng thành năng lượng quả thực là thành quả to của nhân mẫu, nhưng đáng buồn là ta chưa tối ưu hóa được nó: phần lớn năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt. Kết quả là hiệu năng của các tấm pin Mặt Trời ta thường thấy chỉ đạt 11-12%.
Hiển nhiên, những nhà nghiên cứu đều giật thột lúc thấy xuất hiện kỹ thuật pin Mặt Trời mới cho phép nâng hiệu năng mang thể lên đến 80%.
mẫu mã pin Mặt trời mới bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng các photon nhiệt mang bức xạ cực tím.
bề ngoài pin Mặt Trời mới tiêu dùng một dãy ống nano carbon làm tường chắn, bắt lấy nhiệt phân tán dưới dạng những photon nhiệt sở hữu bức xạ cực tím. Thiết bị sẽ đẩy lượng năng lượng ấy dưới dạng ánh sáng với 1 bước sóng khác, với thể được “tái chế” thành điện.
“Các hạt photon nhiệt vẫn là photon thôi, chỉ khác ở chỗ nó phát ra trong khoảng 1 vật thể nóng”, kỹ sư Jinichiro Kono tới trong khoảng Đại học Rice giải thích. “Nếu bạn dùng camera hồng ngoại để Nhìn vào 1 vật thể sở hữu nhiệt độ cao, bạn sẽ thấy nó hửng sáng. Có được hình ảnh ấy là do camera bắt được những photon bị kích thích bởi nhiệt đó”.
Bức xạ hồng ngoại chính là thứ khiến ánh nắng Mặt Trời có nhiệt. Hiển nhiên là nó vô hình trước mắt thường, nhưng quang đãng phổ điện từ của nó cũng như vậy sóng vô tuyến hay tia X vậy. Bếp gas, lửa trại hay thậm chí con mèo đang nằm trên đùi bạn cũng phát ra bức xạ hồng ngoại.
Về cơ bản, bất cứ thứ gì tỏa nhiệt sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại.
Đây là lớp ống nano carbon mang khả năng giữ photon nhiệt và giảm băng thông của chúng, biến chúng thành ánh sáng để tiếp tục tạo điện.
Kỹ sư Gururaj Naik giảng giải thêm: “Vấn đề nằm ở chỗ bức xạ nhiệt lại sở hữu băng thông rộng, trong khi đấy công nghệ chuyển đổi ánh sáng thành điện năng lại chỉ hiệu quả khi nguồn phát mang băng thông hẹp. Khó khăn nằm ở chỗ phải ép photon ánh sáng vốn với băng thông rộng đi qua một cánh cửa hẹp”.
Hệ thống mới khác biệt nhờ áp dụng 1 lớp ống nano carbon cực mỏng, thứ kỹ thuật đã được một nhóm khác thí điểm năm 2016. Một trong những đặc tính làm người ta đặt niềm tin vào ống nano carbon là electron bên trong ống chỉ với thể đi theo một hướng.
tính chất trên gây ra một hiệu ứng mang tên phân tán song khúc (hyberbolic dispersion), lớp phim nano carbon mỏng sẽ đóng vai trò dẫn điện 1 chiều. Điều này mang nghĩa rằng photon nhiệt sẽ có thể đi vào đồ vật từ bất cứ hướng nào, nhưng chỉ thoát ra được ở 1 lối độc nhất.
từ đó, công đoạn chuyển biến nhiệt hành ánh sáng, rồi trong khoảng ánh sáng lại được chuyển hóa thành điện năng.
lực lượng đến từ Đại học Rice đã chế tác thành công trang bị chứng minh được khái niệm trên.
Lớp ống nano carbon có thể chịu được nhiệt độ lên đến 700 độ C, nhưng đây vẫn chưa phải giới hạn trên của nó: trên lý thuyết, ống nano carbon với thể hứng chịu nhiệt lên tới 1.600 độ C.
thể nghiệm đã thành công bước đầu, hệ thống đã mang thể giảm băng thông của photon nhiệt và tạo ra ánh sáng. Bước tiếp theo sẽ là tái tiêu dùng số ánh sáng đó, chuyển hóa thành điện năng.
“Bằng viết ép toàn bộ lượng nhiệt năng thừa thành ánh sáng, chúng tôi mang thể tiếp diễn sản xuất điện một bí quyết hiệu quả. Theo dự báo ban sơ, hiệu năng hệ thống năng lượng Mặt Trời mới có thể đạt mốc 80%”, nhà nghiên cứu Naik nói.
Nghiên cứu đã được đăng chuyên chở trên ACS Photonics.
0 Nhận xét:
Đăng nhận xét