Tấm hấp thụ mới giúp nâng cao hiệu quả tập trung năng lượng mặt trời

Tin hoạt động

22/11/2016

"Nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật chế tạo đơn giản và hiệu quả để tạo ra tấm vật liệu hấp thụ năng lượng mặt trời có thể khai thác khoảng quang phổ mặt trời lớn hơn, do đó làm tăng hiệu quả của vật liệu đồng thời duy trì mức phát thải thấp", tiến sĩ TieJun Zhang, Phó giáo sư về cơ khí và Vật liệu Kỹ thuật, Viện Masdar cho biết.

Tiến sĩ Nicholas X. Fang, giáo sư Cơ khí tại MIT và đồng thời là điều tra viên chính của dự án, cho biết: "Chúng tôi rất vui mừng trước sự hợp tác của MIT và Viện Masdar đã đưa đến những hiểu biết mới trong lĩnh vực plasmon, giúp xác định số lượng tương tác giữa trường điện từ và các electron tự do trong kim loại. Bằng cách bẫy ánh sáng mặt trời với plasmon, bộ hấp thụ năng lượng mặt trời có thể hoạt động với hiệu quả cao hơn. Chúng tôi đang xem xét để thử nghiệm hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời tổng cộng của vật liệu phủ trong bước tiếp theo của nghiên cứu".

Kỹ thuật chế tạo mới của nhóm nghiên cứu bao gồm mô hình một tấm hấp thụ năng lượng mặt trời với các lỗ nhỏ với đường kính nhỏ hơn 400 nanomet (nhỏ hơn chiều rộng của một sợi tóc người 200 lần). Các lỗ nhỏ li ti nằm kín toàn bộ tấm hấp thụ giúp tăng cường phạm vi của năng lượng mặt trời hấp thụ được. Gần 90% của tất cả các bước sóng của ánh sáng tới bề mặt của Trái đất được hấp thụ bởi tấm hấp thụ với lỗ nano. Không giống như các vật liệu hấp thụ năng lượng mặt trời truyền thống, tấm hấp thụ này đòi hỏi rất ít vật liệu và chỉ bao gồm hai lớp: một màng bán dẫn và một lớp kim loại phản chiếu, với tổng độ dày 170 nanomet.

"Ý tưởng này có thể được áp dụng cho hầu hết các vật liệu hấp thụ năng lượng mặt trời thông thường. Từ đó, tấm hấp thụ có thể được nâng cấp để thu được nhiều năng lượng mặt trời hơn từ các tia cực tím và vùng nhìn thấy của phổ điện từ," nhà nghiên cứu sau tiến sỹ Jin You Lu của Viện Masdar, tác giả chính của bài báo cùng với nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Tiến sĩ Sang Hoon Nam của MIT cho biết.

Để tối ưu hóa hiệu quả của tấm hấp thụ, cần phải tối đa hóa sự hấp thụ năng lượng mặt trời và làm giảm bức xạ nhiệt của nhiệt từ tấm hấp thụ. Tuy nhiên, khi tấm hấp thụ năng lượng mặt trời hấp thụ nhiều năng lượng hơn, đồng thời nhiệt độ của nó tăng lên làm cho nó mất năng lượng dưới dạng bức xạ nhiệt.

Điểm sweet spot của một chất hấp thụ năng lượng mặt trời là điểm mà nồng độ ánh sáng mặt trời hấp thụ được là tối ưu trong khi lượng năng lượng thoát ra trở lại không khí thông qua bức xạ là ít nhất. Tiến sĩ Lu tin rằng họ có thể đã tìm thấy điểm sweet spot này.

"Bằng cách lợi dụng các lớp phủ phim siêu mỏng và khuôn mẫu, chúng tôi có thể tối đa hóa phổ hấp thụ trong khi vẫn giữ mức phát thải các chất hấp thụ năng lượng mặt trời của khá thấp", Tiến sĩ Lu giải thích.

Nhóm nghiên cứu hiện đang tối ưu hóa hệ thống với các kim loại thay thế khác cho lớp kim loại phản chiếu, như nhôm, đồng hoặc bạc, giúp làm giảm chi phí của các chất hấp thụ năng lượng mặt trời hơn nữa.

Văn phòng CPSI dịch

Theo Sciencedaily