Giáo sư Lioz Etgar đang phát triển công nghệ có thể biến mọi ô kính từ trần đến sàn trong tòa nhà chọc trời thành bảng quang điện.

Lớp phủ thủy tinh công nghệ cao cho tiếp nhận ánh sáng và tạo ra năng lượng

ISAREL – Cửa sổ năng lượng mặt trời là tương lai của chúng ta. Kính bán trong suốt tạo ra năng lượng từ mặt trời có thể được bán trên thị trường trong vòng 5 năm tới.

Ngày nay, công nghệ đang được phát triển có thể biến mọi ô kính trong tòa nhà chọc trời thành bảng quang điện từ trần đến sàn, cung cấp khoảng 1/6 nhu cầu điện của tòa nhà.

Và tất cả là nhờ những tiến bộ trong các lớp phủ nano siêu mỏng, cho phép một số ánh sáng đi qua, đồng thời biến phần còn lại thành năng lượng.

Lớp phủ mới cho phép một số ánh sáng xuyên qua và sử dụng phần còn lại để tạo ra điện

Cái gọi là pin mặt trời thế hệ thứ ba sử dụng một khoáng chất gọi là perovskite, rẻ hơn, hiệu quả hơn và dễ thích nghi hơn so với silicon hiện đang được sử dụng để phủ lên hầu hết mọi tấm pin mặt trời.

Giáo sư Lioz Etgar , thuộc Đại học Do Thái ở Jerusalem, Israel là người tiên phong trong việc sử dụng perovskite kể từ khi đặc tính hấp thụ ánh sáng của nó lần đầu tiên được xác định chỉ hơn một thập kỷ trước.

Ông tin rằng nhóm nghiên cứu của mình đang đi đầu trong việc phát triển tiềm năng của nó và nói rằng chúng có thể được đưa ra thị trường trong vòng “4 đến 5 năm”.

Các cửa sổ năng lượng mặt trời mẫu mà họ đang nghiên cứu hiện chỉ cho phép hơn một phần tư ánh sáng đi qua và hiệu quả bằng khoảng hai phần ba so với các tấm thông thường.

Ông và nhóm làm việc của mình hiện đang cạnh tranh với các nhà khoa học trên khắp thế giới trong cuộc đua kết hợp perovskite vào các cửa sổ kính có kích thước đầy đủ.

Không giống như các tấm pin quang điện truyền thống, cửa sổ năng lượng mặt trời vẫn hoạt động ngay cả khi chúng quay mặt ra khỏi hướng chiếu sáng của mặt trời, vì vậy kế hoạch sẽ là lắp đặt chúng trên tất cả các mặt tiền của tòa nhà.

“Tôi đã làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ, ở Lausanne, vào năm 2012” ông chia sẻ.

“Trong hai tháng cuối cùng ở đó, tôi đã tiếp xúc với chất liệu mới này. Tôi đã thử nó và nó thật tuyệt vời, thực sự tuyệt vời.

Tinh thể perovskite, khoáng chất được phát triển để phủ lên các cửa sổ năng lượng mặt trời.

“Chỉ có một nhóm các nhà khoa học trên khắp thế giới đã thử vật liệu này và chúng tôi là một trong số họ. Sau đó, tôi mở phòng thí nghiệm của riêng mình tại trường đại học và sau đó tôi quyết định tập trung hoàn toàn vào tài liệu này vì tôi hiểu rằng có rất nhiều điều để khám phá về nó”.

Hiện tại nhóm nghiên cứu tại Đại học Hebrew đang sản xuất các nguyên mẫu nhỏ, hình vuông có kích thước lên tới 20cm (8 inch). Thách thức là mở rộng quy mô mọi thứ với chi phí thương mại và để đạt được hiệu quả và tính minh bạch tối đa.

Nhóm nghiên cứu đã dành bảy năm qua để phát triển các phương pháp đã được cấp bằng sáng chế nhằm khai thác triệt để cấu trúc phân tử của perovskite và họ đã thiết kế chín lớp siêu mỏng khác nhau thành một loại “mực in được” sẽ được sử dụng để phủ lên kính.

Giáo sư Etgar cho biết: “Trong phòng thí nghiệm của tôi, chúng tôi có thể tổng hợp perovskite theo nhiều cách khác nhau và độc đáo cũng như hiểu được nhiều đặc tính thú vị.

Lớp phủ perovskite có thể được điều chỉnh để cho phép nhiều hoặc ít ánh sáng hơn. Có một sự đánh đổi với lượng điện mà nó tạo ra.

Những cuộc nghiên cứu đó đã hướng tới hai cơ hội đột phá hơn. Đầu tiên là “điều chỉnh” hoặc tổng hợp perovskite để nó tạo ra năng lượng từ ánh sáng nhân tạo, cũng như ánh sáng mặt trời.

“Điều đó cho phép chúng tôi tìm ra những ứng dụng độc đáo. Ngoài ra, về cơ bản hơn, chúng tôi đang nghiên cứu chính vật liệu này, về mặt tổng hợp nó từ cấp độ phân tử và hiểu làm thế nào các hạt nano – quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng mắt – có các đặc tính khác với các hạt lớn hơn của cùng một loại vật liệu”.

Điều đó có nghĩa là trong tương lai, các bóng đèn chiếu sáng không gian trong nhà có thể cung cấp năng lượng một phần cho các cửa sổ năng lượng mặt trời, từ đó sẽ tạo ra một phần điện năng cung cấp năng lượng cho các bóng đèn đó.

Ứng dụng khả thi thứ hai là đặt nó trên mái nhà kính. Các tấm pin mặt trời truyền thống sẽ che nắng cho cây trồng, nhưng thủy tinh được phủ perovskite cho phép ánh sáng xuyên qua.

Để phát triển công nghệ cửa sổ năng lượng mặt trời, Giáo sư Etgar gần đây đã đồng sáng lập một công ty khởi nghiệp có tên Trans/Sol cùng với giáo sư Đại học Do Thái, Shlomo Magdassi, một chuyên gia về khoa học vật liệu và công nghệ nano.

Mục đích của Trans/Sol là sản xuất cửa sổ năng lượng mặt trời dưới dạng “tường rèm” – lớp phủ bên ngoài phi cấu trúc của một tòa nhà, thường được làm bằng kính, tấm kim loại hoặc đá mỏng.

Cửa sổ năng lượng mặt trời sẽ tạo ra điện ở tất cả các mặt của tòa nhà, ngay cả khi chúng không đối diện với mặt trời.

Ông Guy Price, Giám đốc điều hành của Trans/Sol cho biết: “Nó sẽ thay đổi thế giới mãi mãi cho vấn đề này. Một khi chúng ta có kính năng lượng mặt trời, từ đó sẽ không bao giờ quay trở lại với bất kỳ loại kính thông thường nào.

“Nói chung, các tòa nhà tạo ra trung bình 36% ô nhiễm carbon. Và nếu áp dụng công nghệ này cho các tòa nhà mới, chúng tôi đang xem xét việc bổ sung việc giảm thải carbon tương đương của toàn bộ thành phố New York cho thế giới, mỗi tháng, trong vòng 40 năm tới”.

Đó là lý do tại sao các tòa nhà mới tự tạo ra năng lượng sẽ tạo ra sự khác biệt như vậy. “Nếu chúng ta không tạo ra những tòa nhà hiệu quả và tự sản xuất năng lượng, chúng ta sẽ không bao giờ giải quyết được vấn đề ô nhiễm.

“Trọng tâm ở giai đoạn này là nâng cấp công nghệ lên kích thước cửa sổ. Sau đó, chúng tôi sẽ làm việc với các công ty dẫn đầu thị trường như công ty kính, nhà sản xuất tường rèm, kỹ sư và kiến ​​trúc sư để tạo ra một hệ thống có thể đặt nó trên các tòa nhà”.

Để xem các tin bài khác về “Năng lượng mặt trời”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: NoCamels