Nhóm các nhà khoa học tại viện Kỹ thuật Nhiệt đới (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu thành công lớp phủ chống phản xạ sử dụng trên kính panel pin mặt trời giúp tăng cường hiệu suất chuyển hóa năng lượng lên đến hàng chục phần trăm.
Năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong đời sống (Ảnh: Bộ KHCN)
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, sẵn có và miễn phí. Nó có mặt ở mọi nơi trên trái đất. Khi chúng ta lắp đặt và sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời thì hệ thống các thiết bị chuyên dụng sẽ chuyển quang năng thành điện năng cung cấp cho các thiết bị điện tử trong gia đình và các công trình kiến trúc. Sản lượng điện được sản xuất ra cũng đồng thời là nguồn năng lượng xanh, sạch có thể sử dụng trực tiếp cho tải điện.
Trong xã hội hiện đại, năng lượng mặt trời được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và y tế, đóng góp vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng cuộc sống cho con người. Tuy nhiên, để khai thác tối đa công suất của pin mặt trời, cần giải quyết một số vấn đề kỹ thuật và công nghệ, trong đó có việc chế tạo màng phủ chống phản xạ cho kính tấm bảo vệ của pin mặt trời.
Xuất phát từ nhu cầu đó, các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng phủ chống phản xạ cho kính tấm nhằm ứng dụng cho tấm panel pin năng lượng mặt trời" - Đây là đ tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, do TS Nguyễn Vũ Giang làm chủ nhiệm.
Lắp đặt hệ pin Mặt trời sử dụng kính chống phản xạ để đo đạc hiệu suất. (Ảnh: VAST)
Sau 2 năm thực hiện đề tài (từ tháng 1/2020 đến tháng 12/2022), nhóm tác giả đã nghiên cứu thành công ra loại màng phủ kính chống phản xạ SiO2-TiO2 (Silic Dioxit và Titan Dioxit). Màng phủ này có cấu trúc bề mặt kín dưới dạng nanocomposite của các hạt kích thước nanomet TiO2 và SiO2. Kích thước của các hạt nano SiO2 nằm trong khoảng 10-30 nm, đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật của màng phủ kính bảo vệ pin năng lượng Mặt trời.
Với cấu trúc bề mặt kín, màng phủ SiO2-TiO2 hỗ trợ tăng khả năng truyền ánh sáng của kính tấm, giúp giảm thiểu sự phản xạ ánh sáng và nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời nhưng vẫn đảm bảo khả năng chống bám bụi của kính bảo vệ với công nghệ chế tạo đặc biệt: tạo lớp màng phủ xốp đa lớp, có bề mặt kín do đó làm giảm chiết suất lớp màng đáng kể.
Ảnh SEM bề mặt và mặt cắt của các màng phủ với số lần phủ lớp trên khác nhau: (a,b) 1 lần, (b,c) 2 lần, (e,f) 3 lần and (g,h) 4 lần. (Ảnh: VAST)
Tiến hành thử nghiệm đánh giá hiệu suất, lớp phủ nanocomposite SiO2-TiO2 đã cho thấy sự sự gia tăng đáng kể ánh sáng truyền qua kính bảo vệ pin từ 90,2% lên 97,5% tại bước sóng 550nm, giúp tăng cường hiệu suất chuyển hóa năng lượng của pin nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu chống bám bụi của kính.
Theo TS Nguyễn Vũ Giang, sản phẩm của đề tài bước đầu đã được một số doanh nghiệp sản xuất và lắp ráp pin mặt trời trong nước quan tâm và ký thỏa thuận hợp tác tiếp tục phát triển ứng dụng trên dây chuyền sản xuất công nghiệp. Đồng thời, đề tài đã được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học và Công nghệ cấp 01 Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích: “Quy trình chế tạo lớp phủ chống phản xạ và nền bao gồm lớp phủ chống phản xạ”.
Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời là thước đo lượng ánh sáng mặt trời (chiếu xạ) chiếu vào bề mặt của tấm pin và được chuyển đổi thành điện năng. Do có nhiều tiến bộ trong công nghệ quang điện trong những năm gần đây, hiệu suất chuyển đổi của tấm pin trung bình đã tăng từ 15% lên hơn 20%. Khi công nghệ tấm pin tiến bộ và hiệu suất của chúng được cải thiện, các nhà sản xuất có thể sản xuất các tấm pin công suất cao hơn với cùng một hệ số hình thức. Các tấm pin thường tăng công suất lên 5-10 watt mỗi năm nhờ cải tiến hiệu suất, mặc dù kích thước vật lý của tấm pin không thay đổi. Đây cũng là điều kiện thuận lợi cho các mái nhà có không gian hẹp vẫn có thể tạo ra nguồn năng lượng mặt trời hiệu suất cao. |
Tố Uyên
