|
Cải tiến mới giúp hiệu suất tế bào quang điện màng mỏng tăng lên 68,9%. Nguồn ảnh: Solarquarter
|
Tế bào quang điện biến đổi ánh sáng thành điện năng và để tăng công suất, Viện Fraunhofer đã sử dụng một tế bào quang điện siêu mỏng làm bằng gallium arsenide và dán thêm một tấm gương dẫn điện, tạo ra mức độ phản chiếu cao ở mặt sau.
Ánh sáng hấp thụ giải phóng các điện tích âm và dương, điện tích này lần lượt được dẫn đến các điểm tiếp xúc phía trước và phía sau của tế bào quang năng, tạo ra điện.
“Hiệu ứng quang điện” này đặc biệt hiệu quả khi năng lượng của ánh sáng chiếu cao hơn một chút so với năng lượng dải tần vốn có của vật liệu bán dẫn. Do đó, về mặt lý thuyết sẽ đạt hiệu suất rất cao khi một tia laser đơn sắc kết hợp với một vật liệu hợp chất bán dẫn thích hợp.
Với hình thức truyền năng lượng mới này, năng lượng laser được truyền qua không khí hoặc qua sợi quang đến tế bào quang điện có các đặc tính phù hợp với công suất và bước sóng của ánh sáng laser. So với truyền tải điện thông thường qua dây đồng, hệ thống truyền năng lượng mới này rất phù hợp cho ứng dụng truyền tải không dây.
Với cải tiến nêu trên, hiệu suất chuyển đổi đạt mức kỷ lục 68,9% cho các tế bào quang điện bán dẫn dùng gallium arsenide tiếp xúc với ánh sáng laser có bước sóng 858 nanomet. Đây là hiệu suất cao nhất đạt được từ trước đến nay đối với việc chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Thành công này còn nhờ một công nghệ màng mỏng đặc biệt, trong đó pin được phát triển trên chất nền ánh sáng laser, sau đó lớp nền này được loại bỏ.
“Trước hết, các photon bị giữ lại trong tế bào và tăng sự hấp thụ được tối đa hóa năng lượng photon, đồng thời làm giảm tổn thất nhiệt khi truyền dẫn, giúp tế bào hoạt động hiệu quả hơn. Thứ hai, các photon được tạo ra bên trong bằng cách tái kết hợp bức xạ được giữ lại và tái sinh hiệu quả. Điều này vừa kéo dài tuổi thọ, lại làm tăng điện áp. Đây là kết quả ấn tượng cho thấy tiềm năng ứng dụng trong công nghiệp lẫn dân dụng. Ví dụ như giám sát cấu trúc của tuabin gió, giám sát đường dây cao áp, cung cấp quang học cho cấy ghép y tế hoặc nguồn cung cấp năng lượng không dây cho các ứng dụng trong Interrnet vạn vật (Internet of Things)”, Tiến sĩ Henning Helmers - chủ nhiệm đề tài nhấn mạnh.