Đọc hiểu chủ đề khám phá khoa học - Đề số 5

1. 5 năm sau Hiệp định khí hậu Paris, sự quan tâm của xã hội tập trung vào những tiến bộ khoa học thế giới, hướng tới một tương lai không carbon. Một phần quan trọng của mục tiêu này là chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo như mặt trời, nước, gió và sóng.

2. Trong các nguồn tái tạo, năng lượng mặt trời luôn được giới khoa học kỳ vọng cao nhất do là nguồn năng lượng dồi dào và đáng tin cậy nhất trên Trái Đất. Những thập kỷ gần đây, pin mặt trời trở nên rẻ, hiệu quả hơn và thân thiện môi trường.

3. Những các tế bào pin mặt trời hiện nay không trong suốt, ngăn cản việc sử dụng rộng rãi hơn và tích hợp vào những trang thiết bị thông dụng trong đời sống, những hạn chế này khiến pin mặt trời chỉ được lắp đặt trên mái nhà và triển khai ở những trang trại năng lượng mặt trời chiếm diện tích rộng hơn và xa khu dân cư.

4. Sẽ rất tuyệt vời nếu các tấm pin mặt trời thế hệ tiếp theo được tích hợp vào cửa sổ, kính tòa nhà hoặc trên màn hình điện thoại di động. Đó là tham vọng của GS Joondong Kim thuộc Khoa Điện Trường Đại học Quốc gia Incheon, Hàn Quốc. Ý tưởng về pin mặt trời trong suốt được nhiều nhà khoa học quan tâm, nhưng biến ý tưởng mới lạ này thành hiện thực là một phát minh mới có ý nghĩa quan trọng.

5. Những vật liệu khiến pin mặt trời không trong suốt là các lớp bán dẫn, có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng và chuyển thành dòng điện. GS Joondong Kim và các đồng nghiệp cùng nghiên cứu hai vật liệu bán dẫn tiềm năng, được các nhà nghiên cứu trước đó xác định về những đặc tính mong muốn để có thể trở thành vật liệu trong pin điện mặt trời.

6. Vật liệu đầu tiên được nghiên cứu là titanium dioxide (TiO2). Ngoài các tính năng điện học tuyệt vời, TiO2 còn là vật liệu thân thiện với môi trường và không độc hại. Vật liệu này hấp thụ ánh sáng UV (một phần của quang phổ ánh sáng không nhìn thấy bằng mắt thường) và cho phép hầu hết dải ánh sáng nhìn thấy được đi qua.

7. Vật liệu thứ hai được nghiên cứu là niken oxit (NiO), một chất bán dẫn khác có độ trong suốt quang học cao. Niken cũng là một trong những nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất. Oxit nikel có thể được sản xuất công nghiệp ở nhiệt độ thấp. Do đó NiO cũng là vật liệu tuyệt vời để chế tạo các tế bào quang điện thân thiện môi trung Tế bào năng lượng mặt trời do các nhà nghiên cứu chế tạo bao gồm một tầng tình nền và một điện cực oxit kim loại, phía trên được lắng đọng các lớp Thông bán dẫn đầu tiên là THO, sau đó là NGO) và lớp phủ cuối cùng là các dây hoạt động như một điện cực thứ hai tạo thành tế bào pin mặt trời.

8. Các nhà khoa học đã thực hiện một số thử nghiệm đánh giá khả năng hấp thụ và truyền ánh sáng, cũng như hiệu quả hoạt động của pin mặt trời trong suốt này. Những kết quả thu được rất đáng phấn khởi. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 2,1% tương đối cao trong điều kiện nó chỉ được thiết kế để hấp thụ một phần nhỏ, phổ ánh sáng.

9. Tế bào quang điện cũng có độ phản hồi cao và hoạt động hiệu quả trong điện ánh sáng yếu. Hơn 57% ánh sáng nhìn thấy được truyền qua các lớp tế bào, khi bào quang điện trở lên trong suốt. Trong phần cuối cùng của thí nghiệm, các nhà học đã kiểm tra khả năng hoạt động của tấm pin bằng cách sử dụng nó để cung năng lượng cho một động cơ nhỏ.

10. GS Joondong Kim bình luận: “Mặc dù loại pin mặt trời sáng tạo này đang còn sơ khai, nhưng kết quả thử nghiệm cho thấy có thể cải tiến hơn nữa bằng cách tối, hóa những tính chất quang và điện của tế bào”.

11. Điểm đặc biệt quan trọng, các nhà khoa học Hàn Quốc chứng minh được tính tại tiễn của pin mặt trời trong suốt và có khả năng cải thiện hơn nữa hiệu quả hoạt độ của sản phẩm trong tương lai gần.

GS Joondong Kim cho biết định hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu là gì?