Các tấm pin mặt trời là các tấm bán dẫn quang điện trực tiếp tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời. Chỉ cần đáp ứng được một lượng ánh sáng nhất định, năng lượng ánh sáng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng. Mới đây, các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã phát triển một công nghệ mới cho phép các tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra điện năng trong bóng tối.
hình ảnh
Theo một bài báo đăng trên tạp chí Applied Physics Letters, nó hoạt động giống như một tấm pin năng lượng mặt trời cổ điển, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng vào ban ngày. Vào ban đêm, một máy phát nhiệt điện nhúng (TEG) "thu điện từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tế bào quang điện và môi trường xung quanh."
hình ảnh
Như chúng ta đã biết, các photon truyền động năng cho các phân tử sau khi va chạm với các phân tử vật chất, và các phân tử bắt đầu sinh nhiệt khi động năng của chúng tăng lên. Do đó, bất kỳ vật thể nào ngoại trừ độ không tuyệt đối sẽ phát ra tia hồng ngoại. Điều duy nhất có thể cảm nhận được sự tồn tại của tia hồng ngoại là hiệu ứng nhiệt của nó, nhưng quá trình này hoàn toàn không phải là con đường một chiều.
Bức xạ mặt trời làm nóng trái đất vào ban ngày và được giải phóng dưới dạng ánh sáng hồng ngoại vào ban đêm. Các nhà khoa học đã phát triển một điốt bức xạ nhiệt làm bằng vật liệu tương tự như kính nhìn ban đêm hồng ngoại, giúp chuyển đổi năng lượng nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt đến các khu vực mát hơn thành năng lượng điện.
Chuyển đổi bộ biến đổi điện năng từ đầu lạnh sang đầu nóng để tạo ra các tấm pin mặt trời, các nhà nghiên cứu cho biết đây là lần đầu tiên công nghệ này được hiện thực hóa trên thế giới, mặc dù nó chỉ có thể tạo ra khoảng 1/10 lượng điện năng của các tấm pin mặt trời tại đêm, miễn là nó tiếp tục được cải thiện. Trong tương lai, có thể tạo ra các thiết bị chỉ chạy bằng nhiệt do con người hoặc động vật tỏa ra.
Shanhui Fan, kỹ sư điện tại Đại học Stanford, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết họ đã gắn một vật liệu cách điện gọi là mô-đun nhiệt điện vào các tế bào quang điện. Vật liệu này hoạt động giống như một đập thủy điện, hấp thụ dòng nhiệt và tạo ra năng lượng từ nó.
Công nghệ này hoạt động bằng cách giữ nhiệt ban ngày vào bộ tản nhiệt. Sau đó, khi năng lượng này được bức xạ trở lại không gian một cách tự nhiên, một phần năng lượng này có thể được TEG và một vật liệu độc đáo thu giữ các bước sóng nhiệt.
Bất chấp bước đột phá này, công nghệ vẫn còn nhiều thách thức. Đầu tiên, năng lượng được tạo ra vào ban đêm chỉ là 50mW/m2, so với khoảng 1000W/m2 đối với các tấm pin mặt trời tiêu chuẩn. Thứ hai, nhiệt nguội đi tương đối nhanh, dẫn đến phân rã điện năng được tạo ra.
Nhưng công nghệ này rất thú vị và có khả năng được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng thấp hoặc nơi có nguồn nhiệt đáng tin cậy, chẳng hạn như đèn LED chiếu sáng hoặc sạc điện thoại hoặc cảm biến.
