Thiết kế pin mặt trời mới bao gồm các ụ bán cầu
trên bề mặt giống như các chấm chữ nổi Braille có thể cải thiện hiệu suất thu năng
lượngNghiên cứu mới cho thấy rằng việc tạo ra các vòm cầu nhỏ
trên bề mặt pin mặt trời hữu cơ có thể tăng hiệu suất của chúng lên tới 2/3, đồng
thời thu được ánh sáng từ góc rộng hơn.
Bề mặt pin mặt trời thường phẳng, giúp tối đa hóa lượng bề
mặt tiếp xúc với ánh sáng mặt trời tại bất kỳ thời điểm nào. Thiết kế này hoạt
động tốt nhất khi mặt trời ở trong một góc nhất định, do đó các tấm pin thường phải
xoay nghiêng một góc khoảng từ 15 đến 40 độ để tận dụng tối đa thời gian trong
ngày.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm các hình dạng khác cho bề mặt,
bao gồm cả việc nhúng các lớp vỏ nano hình cầu bằng silica để giữ và lưu thông
ánh sáng mặt trời để cho phép thiết bị thu được nhiều năng lượng hơn. Trong
nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Đại học Abdullah Gül ở Türkiye đã thực hiện
các mô phỏng phức tạp về cách các ụ lồi hình vòm cầu có thể tăng cường cho các
bề mặt pin mặt trời hữu cơ.
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các cell quang điện được chế
tạo bằng polyme hữu cơ có tên P3HT:ICBA làm lớp hoạt động, phía trên một lớp
nhôm và chất nền PMMA, được phủ một lớp bảo vệ trong suốt bằng ôxít thiếc
indium (ITO). Cấu trúc bánh kẹp này được duy trì xuyên suốt toàn bộ vòm cầu mà nhóm
gọi là “vỏ bán cầu”.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích phần tử hữu hạn
3D (FEA), phân tích các phần tử của một hệ thống phức tạp thành các phần có thể
quản lý được để có thể được mô phỏng và phân tích tốt hơn.
So với các bề mặt phẳng, pin mặt trời có các vết lồi lõm
cho thấy khả năng hấp thụ ánh sáng được cải thiện lần lượt là 36% và 66%, tùy
thuộc vào độ phân cực của ánh sáng. Những chỗ lồi lõm đó cũng cho phép ánh sáng
đi vào từ nhiều hướng hơn so với bề mặt phẳng, mang lại góc bao phủ lên tới 82
độ.
Mặc dù nhóm nghiên cứu chưa thực sự chế tạo được phiên bản thật
của các pin mặt trời này nhưng nếu nguyên lý này hoạt động thì nó có thể hữu
ích không chỉ cho năng lượng mặt trời trên mái nhà mà còn trong các hệ thống có
điều kiện ánh sáng thay đổi, như thiết bị điện tử đeo trên người.
“Với đặc tính đa hướng và khả năng hấp thụ được cải thiện,
các lớp hoạt động hình vỏ bán cầu được đề xuất sẽ hữu ích trong các lĩnh vực ứng
dụng khác nhau của pin mặt trời hữu cơ như thiết bị y sinh, cũng như các ứng dụng
như cửa sổ phát điện và nhà kính, internet vạn vật…v.v.”, tác giả của nghiên cứu
GS. Dooyoung Hah cho biết.
LH (New Atlas)