Dây nano đưa đến pin mặt trời hiệu quả

Các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển và Đức cho biết họ vừa có một bước đột phá quan trọng trong sự phát triển pin mặt trời hiệu suất cao trên nền tảng dây nano. Họ đã chứng minh được rằng những tế bào mặt trời làm từ những sợi dây nhỏ xíu chất bán dẫn indium phosphide (InP) có hiệu suất cao đến 13,8% trong khi chỉ chiếm khoảng 12% diện tích bề mặt của một dụng cụ. Trong khi hiệu suất 13,8% thì không cao so với những dụng cụ silicon thương mại tốt nhất, nhưng đội nghiên cứu tin rằng hiệu suất đó có thể tăng thêm đáng kể sau khi nghiên cứu thêm.

Dây nano là những sợi dây chất bán dẫn nhỏ xíu có bề dày chỉ vài trăm nano mét hoặc mỏng hơn. Chúng tỏ ra có tiềm năng lớn cho việc sản xuất pin mặt trời dẻo, nhẹ và rẻ hơn các dụng cụ phẳng trước nay. Những cấu trúc nano như dây nano là những vật hấp thụ ánh sáng hiệu quả và có thể thu gom sự dao động của các điện tích – gọi là plasmon – tương tác mạnh với ánh sáng. “Một hệ quả của sự hấp thụ mạnh này ở các dây nano là chúng ta quan sát thấy hiệu suất hấp thụ ánh sáng cao cho dù là chỉ có một phần nhỏ bề mặt của dụng cụ được phủ chất liệu nano,” giải thích của thành viên đội nghiên cứu, Magnus Borgström thuộc trường Đại học Lund.

Mô phỏng trên máy tính của sự hấp thụ ở năm dây nano

Mô phỏng trên máy tính của sự hấp thụ ở năm dây nano. Ánh sáng mặt trời đến từ phía trên. Những vùng màu đỏ sẫm, gần phía trên, có sự hấp thụ mạnh nhất, còn những vùng màu lam sậm có sự hấp thụ yếu nhất. Mô phỏng tiến hành với không gian ba chiều, nhưng hình trên chỉ thể hiện một mặt cắt. (Ảnh: J Wallentin et al.)

Hàng triệu dây

Dụng cụ của đội nghiên cứu có kích cỡ chừng một millimet vuông và mỗi dụng cụ chứa khoảng bốn triệu dây nano InP. Các nhà nghiên cứu đã nuôi dây nano của họ bằng một kĩ thuật đã biết gọi là “nuôi hơi chất rắn”. “Các dây nano của chúng tôi cần phải đều, và có một đường kính và chiều dài nhất định. Từ những tiếp giáp p-n InP hoạt động đầu tiên của mình, chúng tôi mất đến bốn năm mới đi tới kết quả này,” Borgström giải thích.

Đội khoa học đã chọn InP vì nó có khe năng lượng 1,34 eV, nghĩa là nó có thể hấp thụ ánh sáng trên một ngưỡng rộng bước sóng ánh sáng mặt trời.

Trong nghiên cứu mới, đội khoa học đã có thể nhận ra đường kính lí tưởng của các dây nano – hóa ra là chừng 180 nm. “Kích cỡ thích hợp là cái thiết cho các dây nano hấp thụ càng nhiều photon càng tốt. Nếu chúng chỉ vài phần mười của một nanomet thì quá nhỏ, hoạt động của chúng sẽ bị suy yếu đáng kể,” Borgström nói.

Minh chứng trên nguyên tắc

Các tế bào mặt trời của đội nghiên cứu có hiệu suất cao đến 13,8% - con số triển vọng nhưng vẫn nhỏ hơn đáng kể so với các dụng cụ silicon thương mại tốt nhất, chúng có hiệu suất 15-22%. “Kết quả của chúng tôi là kết quả đầu tiên cho thấy người ta thật sự có thể sử dụng dây nano để sản xuất pin mặt trời,” Borgström nói. Tuy nhiên, hiệu suất cao nhất từng được báo cáo đối với một tế bào mặt trời InP bình thường là 22% và đội khoa học thừa nhận rằng không biết kỉ lục đó có bị phá vỡ hay không nếu sử dụng những lượng nhỏ hơn vật liệu dây nano.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 52)
22/05/2019
Vụ Nổ Lớn Nguồn gốc của lí thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang) nằm ở thực tế chính không gian đang dãn nở. Nếu Vũ trụ hiện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 51)
22/05/2019
Lí thuyết nhiễu loạn Trong khi các nhà vật lí có thể tính ra nghiệm cho các toán tử Hamiltonian tương ứng với, nói ví dụ,
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 4)
22/05/2019
SỰ TRỖI DẬY CỦA TÊN LỬA V-2 Dưới sự lãnh đạo của von Braun, các công thức trên giấy và bản phác thảo của Tsiolkovsky
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 3)
22/05/2019
PHẦN I: RỜI TRÁI ĐẤT – LEAVING THE EARTH Bất cứ ai ngồi trên đỉnh của hệ thống nạp đầyu nhiên liệu hydro-oxygen lớn nhất
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 50)
21/05/2019
Nguyên lí tương ứng Cơ học lượng tử giải quyết vật lí học của cái rất nhỏ và, như chúng ta thấy, hành trạng lượng
Từ trường của vũ trụ vô cùng yếu
20/05/2019
Từ trường của toàn bộ vũ trụ yếu hơn 2,5 tỉ lần so với của một nam châm tủ lạnh, theo một phân tích mới. “Xét theo
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 4)
20/05/2019
TỪ TÍNH TRONG NÃO Trong thập kỷ qua, nhiều thiết bị công nghệ cao mới đã bước vào bộ công cụ của các nhà thần kinh học,
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 3)
20/05/2019
MRI: CỬA SỔ NHÌN VÀO TRONG BỘ NÃO Để hiểu lý do tại sao công nghệ mới triệt để này đã giúp giải mã bộ não đang suy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com