Khoảng 750 triệu người trên thế giới không thể tiếp cận với nguồn điện vào ban đêm. Pin mặt trời cung cấp điện ban ngày nhưng việc tích trữ năng lượng để sử dụng sau đó đòi hỏi bộ lưu trữ năng lượng lớn.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Stanford (Mỹ) chế tạo pin mặt trời với khả năng thu năng lượng từ môi trường cả ngày lẫn đêm, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng thêm bộ lưu trữ điện. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Applied Physics Letters hôm 5/4.
Ban đêm, pin mặt trời tỏa nhiệt ra không gian và nhiệt độ bề mặt pin sẽ mát hơn vài độ so với không khí xung quanh. Thiết bị mới sử dụng một module nhiệt điện để tạo ra điện áp và dòng điện từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa pin mặt trời và không khí.
Quá trình này phụ thuộc vào cấu trúc nhiệt của hệ thống, bao gồm một bên nóng và một bên lạnh.
"Module nhiệt điện cần tiếp xúc tốt với cả bên lạnh (pin mặt trời) lẫn bên nóng (môi trường xung quanh). Nếu không đảm bảo điều đó, bạn sẽ không thu được nhiều năng lượng", Sid Assawaworrarit, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.
Nhóm chuyên gia đã chứng minh khả năng phát điện của thiết bị mới vào ban ngày, khi thiết bị hoạt động theo chiều ngược lại và đóng góp thêm năng lượng cho pin mặt trời truyền thống, cũng như vào ban đêm.
Thiết bị không tốn kém và về nguyên tắc, có thể được kết hợp với các pin mặt trời sẵn có. Nó cũng tương đối đơn giản nên việc xây dựng ở những khu vực xa xôi với nguồn lực hạn chế vẫn khả thi.
"Điều chúng tôi làm được ở đây là chế tạo thiết bị từ những thành phần sẵn có với khả năng tiếp xúc nhiệt tốt. Thứ đắt nhất trong toàn bộ hệ thống chính là module nhiệt điện", Zunaid Omair, thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ.
Dùng điện để chiếu sáng vào ban đêm cần công suất khoảng vài watt. Thiết bị hiện tại tạo ra 50 milliwatt mỗi m2, đồng nghĩa cần diện tích pin mặt trời khoảng 20 m2 để phục vụ nhu cầu chiếu sáng.
"Không có bộ phận nào được thiết kế đặc biệt cho mục đích này. Vì vậy, tôi nghĩ thiết bị còn có thể cải tiến thêm. Nếu có người thực sự thiết kế từng bộ phận cho mục đích của chúng tôi, tôi cho rằng hiệu suất sẽ tốt hơn", Shanhui Fan, thành viên nhóm nghiên cứu, nhận định.
Nhóm nhà khoa học đặt mục tiêu tối ưu hóa khả năng cách nhiệt và các thành phần nhiệt điện của thiết bị. Họ cũng đang tìm cách cải tiến pin mặt trời để tăng hiệu quả tỏa nhiệt mà không ảnh hưởng đến khả năng thu năng lượng mặt trời.
