Trên thực tế, các tấm pin mặt trời không thể hấp thu được tất cả lượng ánh sáng khổng lồ chiếu xuống mặt đất. Nói cách khác, hầu như pin mặt trời chỉ có khả năng thu được ánh sáng khả kiến ​​để tạo ra năng lượng, điều này có nghĩa là phần còn lại của dải phổ điện từ, trong đó có ánh sáng hồng ngoại bị lãng phí. Hiện nay, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH của Thụy Điển đã vừa phát triển một tấm màng mới được thiết kế để có thể được xếp chồng lên trên đỉnh của pin mặt trời, nhờ đó, giúp cải thiện hiệu suất của pin mặt trời lên tới 25%.

Một trong những giải pháp nhằm gia tăng hiệu suất của pin mặt trời mà các nhà khoa học áp dụng là sử dụng các loại hạt nano đặc biệt. Việc phủ các hạt nano lên thuốc nhuộm có chứa các ion kim loại như lanthanide cho phép pin mặt trời hấp thu được nhiều hơn từ phổ ánh sáng và sau đó chuyển đổi các loại ánh sáng khác, bao gồm ánh sáng cận hồng ngoại thành ánh sáng nhìn thấy và thành nguồn năng lượng có ích.

Các hạt này được gọi là hạt nano chuyển đổi ngược (UCNP) và chúng chứa các ion kim loại của lanthanide như ytterbium và erbium và được coi là bước đột phá tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH. Nhóm nghiên cứu cho biết hiện tại họ vẫn đang tìm kiếm phương pháp nhằm của thiện công nghệ này, vì UCNP có ngưỡng kích thích "cao hơn nhiều" so với năng lượng được hấp thu và khai thác từ ánh sáng hồng ngoại.

Giải pháp của nhóm nghiên cứu là phát triển một dải vật liệu polymer được làm từ hỗn hợp gồm các tinh thể nano trộn với một loạt các vi song (microlense), để định hình cách thức ánh sáng đi tới và cải thiện hiệu suất của UCNP.

Hans Ågren, giáo sư về hóa học lý thuyết và là trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, khả năng tập trung ánh sáng của các vi hạt cho phép các hạt nano chuyển đổi bức xạ ánh sáng hồng ngoại yếu thành ánh sáng khả kiến, cho phép pin mặt trời biến đổi ánh sáng không nhìn thấy thành năng lượng có ích.

Tấm màng mỏng được thiết kế để có thể đặt lên trên đỉnh của tấm pin mặt trời thông thường, điều này có tác dụng điều chỉnh không gian và tập trung ánh sáng hồng ngoại đúng cách nhằm cải thiện đáng kể hiệu suất của quá trình chuyển đổi năng lượng.

Ågren cho biết: “Bước đầu tiên, công nghệ mới của chúng tôi khi chưa tối ưu hóa đã giúp cải thiện hiệu suất hấp thu năng lượng của pin mặt trời ở mức 10%. Chúng tôi tin rằng trong tương lai mức độ cải thiện hiệu suất hấp thu năng lượng của pin năng lượng mặt trời với công nghệ mới sẽ tăng lên từ 20 đến 25%”.

Kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Nanoscale.

P.K.L (NASATI), theo https://newatlas.com/energy/solar-panel-film-infrared-light-energy/, 10/2019