Cửa sổ kết hợp làm tấm pin mặt trời, tại sao không?

Những ô cửa sổ thoạt nhìn như cửa kính thông thường nhưng là những tấm pin mặt trời có thể trở nên quen thuộc với mọi người trong thời gian tới.

Năng lượng mặt trời được dự báo sẽ trở thành hình thức sản xuất điện thống trị trong những thập kỷ tới khi tiến bộ công nghệ và chi phí thấp đang khiến loại điện năng này đang ngày càng trở nên hấp dẫn và phổ biến hơn.

Pin mặt trời hay còn gọi là tấm quang điện bao gồm nhiều tế bào quang điện là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là đi-ốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.

Cải tiến thú vị

Trong số những tiến bộ thú vị nhất là các tấm pin mặt trời trong suốt có thể được sử dụng cho mục đích sinh hoạt tại các cao ốc, chung cư.

Hiện nay, hầu hết các tấm pin mặt trời có màu mờ đục, khiến chúng không thể tích hợp vào các vật dụng hàng ngày xung quanh nhà như cửa sổ. Tuy nhiên, một thế hệ mới của các tấm pin mặt trời hoàn toàn trong suốt đang được phát triển, hứa hẹn chúng có thể sớm được sử dụng làm cửa sổ.

“Các tính năng độc đáo của tế bào quang điện trong suốt có thể có nhiều ứng dụng khác nhau để phục vụ đời sống của con người” – giáo sư Joondong Kim, Đại học Quốc gia Incheon ở Hàn Quốc, cho biết.

Vật liệu làm cho pin mặt trời trở nên mờ đục là các lớp chất bán dẫn thu nhận ánh sáng mặt trời và biến chúng thành dòng điện. Kim và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra hai vật liệu được sử dụng làm chất bán dẫn cho phép ánh sáng xuyên qua và cũng có thể được sản xuất theo cách thức thân thiện với môi trường để giảm dấu chân môi trường của tấm pin mặt trời.

Một trong những vật liệu đó là titanium dioxide (TiO2), vật liệu không độc hại, thân thiện với môi trường, hấp thụ tia UV trong khi cho phép hầu hết ánh sáng trong phạm vi nhìn thấy đi qua. Loại còn lại là niken oxit (NiO), có thể được sản xuất ở nhiệt độ công nghiệp thấp để làm tấm pin mặt trời thân thiện với môi trường.

Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc gần đây phát minh ra một tế bào bao gồm một chất nền thủy tinh và một điện cực oxit kim loại, trên đó họ lắng đọng lần lượt các lớp mỏng của hai chất bán dẫn nêu trên và thêm một lớp bạc cuối cùng của dây nano hoạt động như một điện cực còn lại.

Các thử nghiệm cho thấy có tới 57% ánh sáng nhìn thấy đi qua các lớp của tế bào quang điện, làm cho nó khá trong suốt. Nghiên cứu sâu hơn có thể làm cho các tấm pin thành phẩm gần như hoàn toàn trong suốt khi được đặt ở ánh sáng ban ngày.

Mặc dù loại pin mặt trời thế hệ mới này vẫn còn sơ khai nhưng kết quả nghiên cứu cho thấy rằng người ta có thể chế tạo các tấm pin trong suốt để làm cửa sổ, bằng cách tối ưu hóa các đặc tính quang và điện của tế bào.

Ngoài yếu tố thẩm mỹ và công năng mới, tấm pin mặt trời thế hệ mới cũng được cho là làm giảm lo ngại về tác hại đối với môi trường. Trước đây, các chuyên gia cảnh báo rằng sau khi sử dụng, một lượng lớn pin năng lượng mặt trời thải ra sẽ gây hại cho môi trường do chúng thường chứa chì, cadmium và các chất độc hại khác.

Nghiên cứu cũng cho thấy hoạt động sản xuất các tấm pin mặt trời theo kiểu cũ làm tăng đáng kể lượng khí thải nitrogen trifluoride (NF3), có tác hại tới môi trường, như một loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính gấp 17.200 lần so với khí carbon dioxide (CO2) trong giai đoạn 100 năm.

Thiệu Kiệt

(theo Sustainability Times)