Theo ông Liangbing Hu, nhà khoa học vật liệu ở Trường Đại học Maryland (Hoa Kỳ), thế giới hiện có hơn 600 GW công suất điện mặt trời (ĐMT), cung cấp cho khoảng 3% nhu cầu điện toàn cầu và dự kiến sẽ tăng gấp 5 lần trong 10 năm tới. Hầu hết các tấm pin năng lượng mặt trời sử dụng silicon để chuyển đổi nhiệt năng từ mặt trời thành điện năng. Tuy nhiên, các tế bào silicon điển hình chỉ có khả năng chuyển đổi khoảng 20% nhiệt năng từ mặt trời thành điện năng. Phần lớn nhiệt năng dư thừa có thể làm nóng các tấm pin lên tới 40°C và làm giảm hiệu suất làm việc của chúng.
Ông Jun Zhou, nhà khoa học vật liệu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung (Trung Quốc) cho biết: “Trong ngành năng lượng, mức tăng hiệu suất cho dù chỉ 1% cũng đem lại lợi ích kinh tế lớn”. Từ nhiều thập niên trước, các nhà nghiên cứu đã kết luận, việc làm mát các tấm pin bằng nước có thể tăng hiệu suất của pin năng lượng mặt trời. Ngày nay, một số công ty đã bán nước làm mát pin năng lượng mặt trời. Nhưng những hệ thống đó đòi hỏi cần có những bể chứa, đường ống và máy bơm. Điều này hoàn toàn không khả thi ở những nơi khô cằn và ở các nước đang phát triển có kết cấu hạ tầng kém, không đồng bộ.
|
Công nghệ mới “làm mát” pin mặt trời vừa làm tăng sản lượng điện vừa bảo vệ các tấm pin khỏi bị ảnh hưởng của thời tiết. Nguồn ảnh: sciencemag.org
|
Các nhà nghiên cứu Mỹ và Trung Quốc đã phát minh ra loại vật liệu có thể hấp thụ hơi nước từ không khí và kết tụ lại, trong đó có một loại gel hấp thụ mạnh hơi nước vào ban đêm, khi không khí mát mẻ và độ ẩm cao. Gel này là một hỗn hợp ống nano carbon trong các loại polymer với muối canxi clorit ngậm nước, làm cho hơi nước ngưng tụ thành những giọt nhỏ được giữ lại trong gel. Khi gặp nhiệt độ cao vào ban ngày, gel sẽ giải phóng hơi nước. Nếu được bao phủ bởi một lớp nhựa trong, hơi nước thoát ra sẽ bị giữ lại, ngưng tụ thành nước và chảy vào thùng chứa.
Các nhà nghiên cứu đã nghĩ đến việc tận dụng loại gel này làm mát cho các tấm pin mặt trời bằng cách, ép một tấm gel dày 1 cm vào mặt dưới của tấm pin. Ban ngày, nhiệt từ tấm pin sẽ buộc gel phải giải phóng hơi nước hút từ không khí đêm hôm trước. Nước bay hơi sẽ làm mát tấm pin, giống như mồ hôi toát ra làm mát cơ thể người. Theo ông Hu, đây là “một cách đơn giản, tinh tế và hiệu quả, cải tiến các tấm pin năng lượng mặt trời hiện có và làm tăng hiệu quả tức thì”.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, lượng gel cần dùng phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm của môi trường. Trong môi trường sa mạc với độ ẩm 35%, một tấm pin năng lượng mặt trời rộng 1m2 cần 1 kg gel làm mát, trong khi đó, ở một khu vực có độ ẩm 80%, chỉ cần 0,3 kg gel/m2. Trong cả hai trường hợp, nhiệt độ của pin mặt trời có thể giảm tới 10°C, sản lượng điện tăng từ 15% - 19% trong điều kiện có gió tăng cường làm mát.
Ông Jun Zhou cho biết, điều này giúp gia tăng hiệu suất rất đáng kể; đồng thời chỉ ra rằng mưa có thể hòa tan muối canxi clorua trong gel, làm giảm khả năng hút nước. Trong thời gian tới, các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu loại gel thế hệ thứ hai không bị xuống cấp, ngay cả khi bị ướt.