Chúng ta có thể tăng công suất pin năng lượng mặt trời bằng cách thiết kế một hệ thống mới tích hợp ba công nghệ nhằm chuyển đổi các phần khác nhau của phổ ánh sáng và lưu trữ năng lượng để sử dụng sau khi mặt trời tắt nắng. 

Việc tích hợp các công nghệ này có thể giúp pin năng lượng mặt trời khai thác và lưu trữ phổ ánh sáng hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng một trong những công nghệ bất kỳ riêng biệt.

“Việc thu gom toàn bộ quang phổ của ánh sáng bằng cách sử dụng phương pháp tổ hợp sẽ mở ra tiềm năng lớn trong việc tăng hiệu suất, giảm chi phí sản xuất điện và tăng khả năng hòa lưới hơn bất kỳ công nghệ đơn lẻ nào”, Peter Bermel, Phó giáo sư trường Kỹ thuật Máy tính và Điện tử Purdue cho biết.

Phương pháp này kết hợp pin quang điện mặt trời có khả năng chuyển đổi ánh sáng nhìn thấy được và tia tử ngoại thành điện, thiết bị nhiệt điện có khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện và tua bin nước để phát điện. Thiết bị nhiệt điện và tuabin hơi nước có thể dẫn động bởi nhiệt đã được thu gom và lưu trữ bằng cách sử dụng các tấm gương để tập trung ánh sáng mặt trời lên trên “thiết bị phản xạ và thiết bị lọc năng lượng mặt trời có chọn lọc” mới được thiết kế.

“Đây là một hệ thống quang phổ có chọn lọc, vì vậy nó có thể sử dụng một cách hiệu quả lượng quang phổ nhiều nhất có thể. Bộ tích trữ nhiệt rất linh hoạt trong thời gian phát điện, vì vậy hệ thống có thể sản xuất điện trong nhiều giờ sau khi mặt trời lặn và cung cấp một nguồn năng lượng ổn định suốt cả ngày”, ông Bermel nói.

Những phát hiện này mới đây đã được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science.

Hệ thống tổ hợp này có thể đáp ứng những nhu cầu về điện thay đổi liên tục tại các thời điểm khác nhau trong ngày. Đặc biệt, hệ thống này có thể đạt được hiệu suất hơn 50% khi sử dụng các vật liệu thực tế (realistic material) so với hiệu suất 31% của các pin quang điện riêng biệt.

Thiết bị phản xạ và thiết bị lọc năng lượng mặt trời có chọn lọc là mấu chốt của phương pháp tổ hợp này và có vai trò vô cùng quan trọng như tăng hiệu suất của hệ thống tổ hợp bằng cách phản xạ ánh sáng nhìn thấy được, hấp thụ các photon hồng ngoại ở gần đồng thời tăng nhiệt độ của lượng nhiệt đã được lưu trữ và được khai thác sau đó để sản xuất điện khi cần sử dụng trong ngày. Tuy nhiên các nhà khoa học vẫn cần phải tiến hành các cuộc thử nghiệm để kiểm tra và hoàn thiện thiết kế của hệ thống tổng thể này.

“Tôi nghĩ rằng phương pháp tổ hợp này rất khả thi”, ông Bermel cho biết. “Mặc dù chúng tôi biết rõ mình phải làm gì nhưng vẫn cần thực hiện các cuộc thử nghiệm để xác định các thành phần của toàn bộ hệ thống này”.