Kính năng lượng mặt trời tự phục hồi đạt hiệu suất cao kỷ lục

Ảnh minh họa kính năng lượng mặt trời tự phục hồi. Ảnh: Laurel Glass

Đột phá trong công nghệ kính năng lượng

LSC sử dụng vật liệu huỳnh quang bán trong suốt, hấp thụ một phần ánh sáng mặt trời, từ đó phát lại ánh sáng ở bước sóng khác và dẫn truyền tới các tế bào quang điện đặt ở mép kính để tạo ra điện năng. Nhờ cơ chế này, bề mặt kính không chỉ lấy ánh sáng tự nhiên như cửa sổ thông thường mà còn biến các tường kính, cửa sổ hay mái kính thành nguồn năng lượng tái tạo.

Mặc dù LSC vốn vượt trội hơn pin mặt trời truyền thống nhờ tính trong suốt và khả năng tích hợp vào các công trình, công nghệ này vẫn tồn tại nhiều hạn chế. Phần lớn các kính huỳnh quang trước đây được sản xuất bằng cách pha trộn các tinh thể siêu nhỏ (nanocrystals).

Hiệu quả của phương pháp này trong phòng thí nghiệm là không thể phủ nhận, thế nhưng sản xuất nanocrystal vừa tốn kém, vừa khó mở rộng quy mô lại tiêu tốn nhiều hóa chất và thời gian, trong khi tỷ lệ thành phẩm thấp. Ngoài ra, khi kính bị hư hỏng, các chất phát quang bên trong cũng không thể tái chế, buộc phải loại bỏ, dẫn đến lãng phí vật liệu.

Để khắc phục những hạn chế này, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Xiyan Li tại Đại học Nankai, Trung Quốc đã phát triển một loại vật liệu phát quang vàng. Ở trạng thái bình thường, hợp chất này tồn tại dưới dạng bột huỳnh quang (phosphor), nhưng khi nung nóng sẽ chuyển thành dạng kính trong suốt, vừa duy trì đặc tính quang học, vừa dẫn ánh sáng tới các tế bào quang điện, biến bề mặt kính thành nguồn điện sạch.

Hiệu suất ấn tượng cùng khả năng tự phục hồi

Kính năng lượng mới đạt hiệu suất và độ bền ấn tượng ngay từ giai đoạn thử nghiệm. Các chuyên gia ghi nhận hiệu suất chuyển đổi điện năng và hiệu suất quang học cao, đồng thời vật liệu vẫn đảm bảo độ trong suốt cần thiết cho ứng dụng thực tế.

Đặc biệt, tấm kính còn có khả năng hấp thụ tia cực tím và phát quang mạnh mẽ, tối ưu hóa dẫn truyền ánh sáng tới các tế bào quang điện. Những đặc tính này được đánh giá cao trong lĩnh vực LSC, nơi hiệu năng vận hành quan trọng không kém tính thẩm mỹ và khả năng tích hợp kiến trúc.

Một điểm đột phá của công nghệ này là khả năng tái chế và tự phục hồi. Khi nung ở khoảng 200°C, kính có thể chuyển đổi linh hoạt giữa hai trạng thái phosphor và thủy tinh, qua đó khôi phục gần như nguyên trạng. “Thậm chí sau 10 chu trình chuyển đổi, các phosphor tái chế vẫn duy trì khoảng 95% hiệu suất phát quang ban đầu. Điều này cho phép vật liệu tiếp tục được sử dụng trong nhiều lĩnh vực với hiệu quả gần như tương đương phosphor mới tổng hợp”, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.

Sơ đồ LSC dựa trên vật liệu phát quang vàng. Ảnh: Nhóm nghiên cứu/ Light: Science & Applications.

Triển vọng ứng dụng trong xây dựng và năng lượng

Theo giới chuyên môn, phát minh này không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm mà còn mở ra nhiều hướng mới cho ngành công nghiệp xây dựng. Nếu sản xuất quy mô lớn, các tòa nhà, trung tâm thương mại hay công trình công cộng trong tương lai có thể được thiết kế với cửa sổ và vách kính vừa tận dụng ánh sáng tự nhiên, vừa tự tạo ra điện sạch. Những tấm kính này không chỉ bền lâu hơn các vật liệu năng lượng mặt trời hiện nay mà còn có khả năng tái chế và tự phục hồi, giúp giảm chi phí bảo trì và hạn chế lãng phí nguyên vật liệu.

Công nghệ kính năng lượng tự phục hồi kỳ vọng sẽ trở thành mắt xích quan trọng trong xu hướng xây dựng xanh, đô thị thông minh và năng lượng tái tạo. Trong bối cảnh Việt Nam hướng tới trung hòa carbon vào năm 2050, sản phẩm kính phát sáng mặt trời là một giải pháp đầy triển vọng, giúp góp phần giảm phụ thuộc vào nguồn điện hóa thạch, hướng tới hệ thống năng lượng bền vững và hiệu quả hơn trong tương lai.

Phương Như (Theo InterestingEngineering)