Phát minh vật liệu giúp pin năng lượng mặt trời tự làm mát

Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một loại gel có thể giúp làm mát cho các tấm pin năng lượng mặt trời, nhờ đó làm tăng hiệu suất và sản lượng điện tạo ra.

Điện năng lượng mặt trời hiện đang được phát triển rộng rãi trên thế giới, đạt công suất hơn 600 GW, cung cấp cho khoảng 3% nhu cầu điện của toàn cầu. Dự kiến, con số này sẽ tăng lên gấp 5 lần trong 10 năm tới. Theo nhà khoa học vật liệu, Trường Đại học Maryland (Mỹ), hiện nay, hầu hết các tấm pin năng lượng mặt trời sử dụng vật liệu silicon để chuyển năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tuy nhiên, các tế bào silicon hiện chỉ chuyển đổi được khoảng 20% năng lượng. Phần năng lượng còn lại sẽ khiến các tấm pin mặt trời bị nóng lên tới 40 độ C và làm giảm hiệu suất làm việc của tấm pin.

Làm mát các tấm pin mặt trời trong quá trình vận hành sẽ giúp tăng hiệu suất và sản lượng điện (Ảnh minh họa)

Các nhà nghiên cứu Mỹ và Trung Quốc đã phát minh ra loại vật liệu mới giúp làm mát cho các tấm pin năng lượng mặt trời trong quá trình vận hành, được công bố trên Tạp chí Khoa học Nature Sustainability. Đây là một loại gel, hỗn hợp ống nano carbon trong các loại polymer với muối canxi clorit ngậm nước. Loại gel này có thể hấp thụ mạnh hơi nước vào ban đêm (thời điểm không khí mát mẻ hơn và có độ ẩm cao) rồi kết tụ lại thành những giọt nhỏ, giữ lại trong gel. Khi gặp nhiệt độ cao, gel sẽ giải phóng hơi nước. Nếu được bao phủ bởi một lớp nhựa trong thì hơi nước sẽ bị giữ lại, ngưng tụ thành nước, chảy vào thùng chứa. Như vậy, khi ép một tấm gel dày 1cm vào mặt dưới của tấm pin mặt trời, ban đêm tấm pin sẽ hấp thu hơi nước từ không khí và ngày hôm sau, nhiệt từ tấm pin sẽ khiến gel giải phóng hơi nước. Hơi nước bay lên sẽ giúp làm mát tấm pin (tương tự như cơ chế toát mồ hôi để làm mát ở cơ thể người). Khi các tấm pin mặt trời được làm mát, hiệu suất làm việc của tấm pin sẽ tăng lên, từ đó tăng sản lượng điện tạo ra. Đối với ngành năng lượng, mức hiệu suất chỉ cần tăng 1% thì hiệu quả kinh tế đã không hề nhỏ.

Theo các nhà phát minh vật liệu này, hiện nay, một số công ty đã bán nước làm mát các tấm pin mặt trời nhưng như vậy đòi hỏi các bể chứa, đường ống và máy bơm – điều rất khó khăn, thậm chí bất khả thi ở những nơi khô cằn và ở các nước đang phát triển, kết cấu hạ tầng còn kém và chưa có sự đồng bộ. Loại gel mới ở phát minh này vì thế được đánh giá là một giải pháp đơn giản mà hiệu quả giúp tăng năng suất của các tấm pin năng lượng mặt trời. Lượng gel cần dùng cho các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường. Chẳng hạn, ở môi trường sa mạc có độ ẩm 35%, một tấm pin quang điện kích thước 1m2 cần 1kg gel làm mát trong khi nếu đặt ở môi trường có độ ẩm 80%, khối lượng gel cần dùng chỉ 0,3kg. Với khối lượng gel như vậy, nhiệt độ của tấm pin mặt trời khi vận hành sẽ giảm đến 10 độ C, giúp tăng 15-19% sản lượng trong điều kiện có gió tăng cường làm mát.

Xem thêm: [Tư Vấn Lựa Chọn] Thương Hiệu Pin Mặt Trời Tốt

Hạn chế của loại gel hiện tại là mưa có thể hòa tan muối canxi clorua trong gel, làm giảm khả năng hút nước. Vì vậy, các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu, tìm cách khắc phục hạn chế này và cho ra đời loại gel thế hệ thứ hai không bị xuống cấp ngay cả khi bị ướt để hỗ trợ tốt nhất cho các tấm pin năng lượng mặt trời.

Nguồn: Tổng Hợp