Nhân tố chính chi phối hiệu suất của pin mặt trời chính là lượng ánh sáng mà nó có thể hấp thu và chuyển đổi thành điện hay nhiệt. Các nhà nghiên cứu tại đại học California, San Diego (UCSD) đã phát triển một loại vật liệu nano hứa hẹn khả năng tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng nhiệt với hiệu suất lên đến 90%.
Khác với nhà máy điện mặt trời dựa trên pin quang hoá (chuyển ánh sáng trực tiếp thành điện), nhà máy dạng CSP (concentrated solar power) thông thường sẽ hội tụ ánh sáng mặt trời vào một khoảng diện tích nhỏ để tạo ra nhiệt làm quay tua-bin hơi nước và tạo ra điện. Vì cách tạo ra điện cũng tương tự như các nhà máy điện dùng năng lượng hoá thạch nên công nghệ CSP đang được kì vọng có thể dùng để cải tạo nhà máy điện kiểu cũ để làm chúng thân thiện với môi trường hơn. Công nghệ này cũng có ưu thế hơn so với nhà máy điện mặt trời dựa trên pin quang hoá ở chỗ có thể tạo ra điện 24h liên tục nhờ có khả năng dự trữ năng lượng trong khoang nhiệt.
Nhà máy dạng CPS thường sử dụng lượng lớn các tấm kinh để hội tụ ánh nắng vào một tháp sơn đen(để tăng khả năng hấp thụ nhiệt). Tuy nhiên, bị phơi dưới nhiệt độ cao trong thời gian dài như vậy sẽ dần làm hư vật liệu, đồng nghĩa với việc nhà máy phải đóng cửa ít nhất 1 lần trong 1 năm để để vật liệu chịu nhiệt được nghỉ ngơi cũng như thay lại lớp mạ.
Để giải quyết vấn đề này, Uỷ Ban Năng Lượng Mỹ đã uỷ nhiệm các nhà nghiên cứu tại UCSD phải phát triển ra loại vật liệu có thể vận hành lâu hơn ở nhiệt độ cao. Với chi phi nghiên cứu được cung cấp tự dự án Sunshot này, nhiều nhóm nghiên cứu nhỏ đã thử nghiệm phát triển nhiều loại hạt vật liệu với bán kính từ 10 nanomet đến 10 micromet.
Khi phun chúng lên một bề kim loại để kiểm tra tính chịu lực và chịu nhiệt, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng khi phun lớp với các hạt có nhiều kích thước khác nhau, trải từ 10 nanomet đến 10 micromet, sẽ tạo được một lớp có khả năng chịu được nhiệt độ 700oC. chịu được cả năm trời bị phơi ra không khí ẩm mà không gặp phải vấn đề gì đáng kể.Cấu trúc vật liệu cũng giúp hấp thụ 90-95% ánh sáng mà chỉ để thoát khoảng 30% phân khúc ánh sáng hồng ngoại
Các nhà nghiên cứu cho biết hiện các nhà máy điện dạng CSP cung cấp khoảng 3.5 gigawatt năng lượng cho toàn thế giới nhưng con số này được dự đoán sẽ tăng cao và đạt đến 20 gigawatt trong tương lai gần. Vật liệu này sẽ giúp các nhà máy điện CSP nâng cao hiệu suất cũng như cắt giảm chi phí bảo trì, một trong những cách để đạt đến mục tiêu giúp năng lượng mặt trời có thể cạnh tranh được về giá cả với cách sản xuất điện thông thường từ trước đến nay.
Người dịch: Trịnh Trần Khánh Duy
Nguồn:Gizmag
