Tấm pin mặt trời trên thị trường hiện nay bao gồm các tế bào được làm từ một loại vật liệu bán dẫn duy nhất, thường là silicon. Do vật liệu hấp thụ chỉ một dải hẹp của quang phổ mặt trời, nhiều năng lượng ánh sáng mặt trời sẽ bị mất nhiệt như: các tấm thường chuyển đổi ít hơn 20 phần trăm năng lượng thành điện năng. Nhưng các thiết bị Atwater và các đồng nghiệp của ông hình dung sẽ có hiệu quả ít nhất là 50 phần trăm. Nó sẽ sử dụng một thiết kế hiệu quả chia tách ánh sáng mặt trời, như một lăng kính nào, vào sáu đến tám thành phần bước sóng, mỗi một trong số đó tạo ra một màu sắc khác nhau của ánh sáng. Mỗi màu sắc sau đó sẽ được phân tán đến một tế bào được làm bằng một chất bán dẫn có thể hấp thụ nó.
Độ của Atwater đang làm việc trên ba mẫu thiết kế. Trong một (xem hình minh họa), mà nhóm đã thực hiện một nguyên mẫu, ánh sáng mặt trời được thu thập bởi một máng kim loại phản chiếu và chỉ đạo ở một góc độ cụ thể thành một cấu trúc làm bằng vật liệu cách nhiệt trong suốt. Lớp phủ bên ngoài của các cấu trúc trong suốt nhiều tế bào năng lượng mặt trời, từng được làm từ một trong sáu đến tám chất bán dẫn khác nhau. Khi ánh sáng đi vào vật chất, nó gặp một loạt các bộ lọc quang học mỏng. Cho phép mỗi một màu duy nhất để đi qua để chiếu sáng một tế bào có thể hấp thụ nó, màu sắc còn lại được thể hiện đối với các bộ lọc khác được thiết kế để cho họ thông qua.
Thiết kế khác sẽ sử dụng bộ lọc quang học có kích thước nano có thể lọc ánh sáng đến từ mọi góc độ. Và một phần ba sẽ sử dụng một hình ba chiều thay vì các bộ lọc để phân chia các quang phổ. Trong khi các mẫu thiết kế khác nhau, ý tưởng cơ bản là như nhau: kết hợp các tế bào thông thường được thiết kế với các kỹ thuật quang học để khai thác có hiệu quả quang phổ rộng của ánh sáng mặt trời và lãng phí ít hơn nhiều năng lượng của nó.
Đó là chưa rõ ràng mà thiết kế sẽ cung cấp hiệu suất tốt nhất, Atwater nói. Nhưng các thiết bị hình dung sẽ ít phức tạp hơn so với các thiết bị điện tử trên thị trường hiện nay, theo ông, làm cho anh ta tự tin rằng một khi một nguyên mẫu hấp dẫn được chế tạo và tối ưu hóa, nó có thể được thương mại hóa một cách thiết thực.
Đạt hiệu quả cực cao trong thiết kế năng lượng mặt trời phải là một mục tiêu chính của ngành công nghiệp, lập luận Atwater, vì nó bây giờ "đòn bẩy tốt nhất chúng tôi có" để giảm chi phí năng lượng mặt trời. Đó là bởi vì giá cho tấm pin mặt trời đã giảm mạnh trong vài năm qua, vì vậy tiếp tục tập trung vào làm cho chúng ít tốn kém sẽ có ít tác động tới chi phí tổng thể của một hệ thống năng lượng mặt trời, chi phí liên quan đến những thứ như hệ thống dây điện, đất đai, cho phép, và lao động hiện nay chiếm phần lớn các chi phí đó. Làm cho các mô-đun hiệu quả hơn có nghĩa là tấm ít hơn sẽ là cần thiết để sản xuất cùng một lượng năng lượng, do đó chi phí phần cứng và cài đặt có thể được giảm đáng kể. "Trong vòng một vài năm," Atwater nói, "sẽ không có bất kỳ điểm nào để làm việc trên công nghệ có hiệu quả đó là ít hơn 20 phần trăm."
Dịch từ MIT review
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét