Ở Mỹ, điện mặt trời có sự tăng trưởng vượt bậc trong thập kỷ qua, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 42%, theo Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời (SEIA). Công nghệ quang điện mới cho phép có nhiều cách hơn để thu được năng lượng mặt trời.

Ngoài tấm pin mặt trời cổ điển thường được gắn trên các mái nhà, còn có phích cắm, bếp nấu, máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời và thậm chí cả máy phát điện di động. Nhưng bạn có bao giờ nghe nói về sơn năng lượng mặt trời chưa?

Mái nhà phát ra điện?

Chính xác như tên gọi – đó là một loại sơn mà bạn có thể áp dụng cho mái nhà, tường hoặc tấm pin mặt trời để tạo thêm điện. Sơn năng lượng mặt trời này được tạo ra tại Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (Australia). Điểm đặc biệt là nó không chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời mà còn sử dụng độ ẩm mà mặt trời tạo ra khi làm bay hơi nước. Bằng cách thu hơi nước từ không khí, sơn cuối cùng có thể tạo ra điện.

Nước được tạo thành từ oxy và hydro, là nguồn năng lượng hóa học sạch nhất. Loại sơn này chứa hỗn hợp những hợp chất cho phép sơn hoạt động như loại chất bán dẫn để xúc tác sự phân tách các nguyên tử nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời và nước từ không khí.

Sơn được làm từ oxit titan (cũng được tìm thấy trong những loại sơn tường thông thường) và molypden-sulfide tổng hợp mới được phát triển. Tế bào năng lượng mặt trời chấm lượng tử được tạo ra bởi nhóm nhà nghiên cứu Đại học Toronto (Canada) - loại sơn năng lượng mặt trời này được giới thiệu như một cách để tăng hiệu suất của pin mặt trời lên đến 11%. Công nghệ này còn được gọi là sơn quang điện và quang điện chấm lượng tử dạng keo. Công nghệ hoạt động với các chất bán dẫn kích thước nano được nhúng vào màng hấp thụ photon.

Cụ thể hơn, sơn quang điện có chứa hạt nano giúp hấp thụ ánh sáng lớn hơn, bao gồm cả quang phổ cận hồng ngoại. Nhóm nhà nghiên cứu hy vọng một ngày nào đó công nghệ sẽ cho phép họ phun pin mặt trời lên những bề mặt linh hoạt, hoặc in chấm lượng tử keo nhạy cảm với mặt trời lên màng linh hoạt phủ lên mọi bề mặt có hình dạng đặc biệt - từ đồ đạc trong sân cho đến cánh máy bay. Họ gợi ý rằng việc phủ một bề mặt có kích thước bằng nóc ôtô có thể tạo ra đủ năng lượng cung cấp năng lượng cho 24 đèn huỳnh quang compact.

Chấm lượng tử dưới tia UV.

Sơn năng lượng mặt trời Perovskite

Được đặt theo tên nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski, cấu trúc tinh thể của perovskite được phát hiện ở dãy núi Ural vào năm 1939. Sau đó nó được chứng minh là vật liệu bán dẫn có thể sử dụng như một vật liệu hấp thụ ánh sáng để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Năm 2009, một nhóm nhà khoa học Nhật Bản là những người đầu tiên sử dụng perovskite cho các ứng dụng năng lượng mặt trời.

Năm 2014, nhóm nhà nghiên cứu Đại học Sheffield đã cố gắng tạo ra tế bào năng lượng mặt trời dựa trên perovskite sử dụng một dạng chất lỏng, được áp dụng thông qua phương pháp phun sơn nhằm giảm lãng phí vật liệu và chi phí. Đây là lý do tại sao những tế bào quang điện này còn được gọi là pin mặt trời phun. Perovskite là chất hấp thụ ánh sáng tuyệt vời có thể tăng hiệu quả tấm pin mặt trời chỉ với một lớp sơn trên đó. Trong tương lai gần, perovskite có thể được sử dụng để sơn bất kỳ bề mặt tiếp xúc nào và khai thác năng lượng mặt trời.

Chế tạo pin mặt trời Perovskite.

Ưu điểm và nhược điểm của sơn năng lượng mặt trời

Sơn năng lượng mặt trời vẫn đang được phát triển nhưng chưa được thương mại hóa rộng rãi, ngoài một số công ty trên thế giới - chẳng hạn như SolarPaint Ltd đặt trụ sở tại Tel Aviv (Israel). Tuy nhiên, sơn năng lượng mặt trời hứa hẹn khả năng thương mại lớn trong tương lai gần. Sơn rẻ hơn và dễ sử dụng hơn so với tấm pin mặt trời - bạn chỉ phải sơn một cấu trúc như cách bạn làm với bất kỳ loại sơn nào khác. Tuy nhiên, bạn có thể cần sự trợ giúp của chuyên gia để lắp đặt thiết bị thu được năng lượng.

Một số loại sơn năng lượng mặt trời có thể được áp dụng cho mái nhà, tường, cửa ra vào và cửa sổ. Nhưng trong tương lai gần, chúng cũng có thể được áp dụng cho cả ôtô và có thể cho đường bộ. Để đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch ngày càng tăng của chúng ta, các nhà khoa học đang làm việc chăm chỉ để tạo ra sơn năng lượng mặt trời phù hợp với nhiều bề mặt nhất có thể. Tuy nhiên, cho đến nay sơn năng lượng mặt trời không có hiệu suất tương tự như tấm pin mặt trời, vì nó hiện chỉ có khả năng thu được khoảng 3 đến 8% năng lượng mặt trời rơi trên bề mặt được sơn.

Đây là một trong những nhược điểm lớn nhất của công nghệ này. Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu những cách mới để tăng hiệu quả của sơn năng lượng mặt trời - một bước quan trọng để làm cho công nghệ này trở nên khả thi. Trong khi đó, sơn năng lượng mặt trời có thể được sử dụng như một công cụ bổ sung nâng cấp hiệu suất của tấm pin mặt trời.

Nguồn: Báo CAND