Kính pin mặt trời tự phục hồi ở 200 độ C, giữ lại 95% hiệu suất sau tái chế
Thời gian gần đây bộ tập trung năng lượng mặt trời phát quang (LSC) nổi lên như giải pháp đầy hứa hẹn, kết hợp tính trong suốt với khả năng thu thập năng lượng.
LCS dùng kính huỳnh quang bán trong suốt hấp thụ một phần ánh sáng mặt trời, phát ra ánh sáng rồi điều hướng đến loạt tế bào quang điện đặt ở các cạnh để tạo điện.
Cho đến nay hầu hết kính huỳnh quang đều được chế tạo bằng cách nhúng tinh thể nano. Cách này chứng minh được hiệu quả trong phòng thí nghiệm, nhưng quy trình sản xuất tinh thể nano vô cùng tốn kém do tiêu tốn lượng lớn dung môi, mất nhiều thời gian và hiệu suất thấp nên khó mờ rộng quy mô. Không những vậy, một khi kính bị hỏng thì số linh kiện phát ánh sáng không thể tái chế, rất lãng phí.
Để vượt qua thách thức, giới khoa học nỗ lực tìm kiếm quy trình chế tạo kính huỳnh quang thông qua phương pháp xử lý nhiệt một bước đơn giản hơn, hỗ trợ tái chế và sử dụng bền vững.
Một nhóm nghiên cứu do giáo sư Lý Hy Diễm (Đại học Nam Khai, Trung Quốc) dẫn đầu đã phát triển vật liệu mới hứa hẹn đem đến thay đổi lớn.
Họ tổng hợp vật liệu phát quang màu vàng mang tên phốt pho ETP2SbCl5 bằng quy trình đơn giản ở nhiệt độ thông thường. Chỉ với nhiệt độ vật liệu dễ dàng trở thành thủy tinh.
Nhóm cho biết kính làm bằng phốt pho ETP2SbCl5 kích thước 3 × 3 × 0,5cm³ đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 5,56% và hiệu suất quang học 32,5%. Kính đủ trong suốt để sử dụng thực tế với độ truyền sáng trung bình khoảng 78,3%.
Ngoài khả năng chuyển đổi năng lượng, kính mới còn hấp thụ hiệu quả tia cực tím dưới 420 nano mét đồng thời tạo ra bức xạ mạnh thông qua phát xạ exciton tự bẫy (STE). Phát xạ cho hiệu suất lượng tử phát quang (PLQY) khoảng 52,6% – dẫn ánh sáng đến tế bào quang điện đặt dọc cạnh kính.
Đặc tính đáng chú ý nhất của vật liệu là khả năng tái chế. Không giống LCS dựa trên tinh thể nano thông thường, kính mới có thể chuyển đổi trạng thái qua lại giữa phốt pho với thủy tinh.
Chỉ cần nung nóng đến 200 độ C là kính tự phục hồi có thể tái sử dụng. Ngay cả sau 10 chu kỳ chuyển đổi trạng thái, kính vẫn giữ được 95% hiệu suất ban đầu.
Phát minh trên đánh dấu bước tiến lớn hướng đến sản xuất kính pin mặt trời giá cả phải chăng mà vẫn hiệu quả, lại có thể tái chế. Nếu kính bằng phốt pho ETP2SbCl5 sản xuất được ở quy mô lớn, cửa kính các tòa nhà tương lai có thể tạo ra điện sạch và bền vững.
