Quang điện 3-D có thể cách mạng hóa năng lượng mặt trời

Một cách để thực hiện quá trình chuyển đổi này là biến ánh sáng thành điện bằng cách sử dụng các tấm quang điện phẳng. Hình thức phát điện này đang được mở rộng một cách nhanh chóng trên toàn thế giới.

Nhưng nó vẫn có một số vấn đề khiến nó không thể trở nên phổ biến rộng rãi hơn, đặc biệt là ở các vĩ độ cao hơn, nơi mà năng lượng có thể được chuyển đổi thay đổi đáng kể trong suốt cả ngày và theo mùa.

Sự thay đổi này có thể được giảm nhẹ bằng một gắn kết theo dõi năng lượng mặt trời nhưng phương pháp này rất đắt tiền và rất có khả năng thất bại.

Vào ngày 16/12, Marco Bernardi và những người bạn tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge cho biết rằng, có một cách sửa chữa đơn giản mà có thể làm tăng đáng kể hiệu suất của quang điện. Thay vì sử dụng hai tấm phẳng chiều, Bernadi và đồng sự đề nghị sử dụng ba cấu trúc chiều.

Họ đã mô phỏng hiệu suất của các hình dạng khác nhau và thử nghiệm một số trong số này trên nóc của một tòa nhà tại MIT. Kết quả của họ chỉ ra rằng các cấu trúc 3D có thể làm tăng mức năng lượng được tạo ra bởi một dấu chân 20 lần. Những cấu trúc này cũng có thể tăng gấp đôi số lượng giờ cao điểm hữu ích của sự phát điện và giảm sự biến đổi theo mùa để khởi động.

Cấu trúc 3D có thể nhận ánh sáng khi mặt trời ở góc thấp hơn và các phản xạ nội bộ trong cấu trúc giúp tăng số lượng của ánh sáng thu được.

Những cấu trúc này không cần phải phức tạp. Một khối lập phương đơn giản, mở ở phần trên và được bao phủ trong và ngoài với các tế bào quang điện, có thể phát điện gấp 3,8 lần so với một màn hình phẳng với cùng một dấu chân. Một gắn kết theo dõi năng lượng mặt trời chỉ có thể tăng mức phát điện lên đến 1,8 lần.

Thử nghiệm cuối cùng cho ý tưởng này là trong kinh tế, tất nhiên. Một khối lập phương có diện tích bề mặt cao hơn nhiều so với một màn hình phẳng và đắt tiền hơn để sản xuất ở nơi đầu tiên. Nhưng Bernadi và các đồng sự cho biết rằng nó sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn để bù đắp cho điều này.

Nếu nó có thể hoạt động giống như những điều mà Bernadi và các đồng sự nói thì các cấu trúc 3D có thể thay đổi đáng kể thị trường quang điện. Bernadi và đồng sự cho biết, các cấu trúc 3D của họ có thể được vận chuyển như các gói bằng phẳng và dễ dàng "bật lên" thành những cấu trúc 3D khi lắp ráp.

Và trong tương lai có thể sẽ có thêm những cải tiến đáng kể. Họ nói rằng nguồn cảm hứng cho công việc này là "không gian ba chiều của các cấu trúc thu thập ánh sáng mặt trời được tìm thấy trong thiên nhiên." Có lẽ, họ muốn nói đến cây cối và thực vật.Rõ ràng là có rất nhiều tiềm năng cho công việc này.

Thùy Linh