Phát triển công nghệ pin năng lượng mặt trời thế hệ mới
Nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần, cùng với đó là sự biến đổi khí hậu và tình hình ô nhiễm môi trường trầm trọng đã tăng nhu cầu sử dụng năng lượng xanh. Gần đây, nhiều nước trên thế giới đã tập trung nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa pin năng lượng mặt trời. Có thể nói mặt trời là nguồn năng lượng khổng lồ, vô tận. Nếu một giờ chiếu sáng được chuyển hóa thành năng lượng thì nó có thể sản sinh đủ điện để cung cấp cho cả hành tinh trong vòng 1 năm. Mới đây, Tiến sĩ Seok Sang-il thuộc Viện nghiên cứu hóa học Hàn Quốc đã mở ra một chương mới cho ngành công nghệ pin năng lượng mặt trời. Bây giờ Tiến sỹ Seok giải thích cho chúng ta về thành quả nghiên cứu của mình.
Công nghệ pin năng lượng mặt trời thế hệ mớira?
Các pin mặt trời đang được sử dụng nhiều hiện nay là loại pin vô cơ thuộc loại Silicon. Chúng có hiệu suất cao và ổn định nhưng giá thành lại khá đắt. Vì thế cần có một phiên bản pin mặt trời mới với giá cả dễ chấp nhận hơn. Năm 1991, một nhà khoa học Thuỵ Sĩ đã phát triển loại pin mặt trời sử dụng chất màu nhạy sáng và một loại pin mặt trời hữu cơ giá phải chăng hơn cũng đã được chế tạo ra hơn 1 thập kỉ trước. Tuy nhiên mỗi loại pin này lại có nhược điểm riêng của nó. Vì thế nhóm nghiên cứu của tôi đã phát triển một loại pin mặt trời mới sử dụng các phân tử nano bán dẫn vô cơ với khả năng hấp thụ ánh sáng lớn hơn chất màu nhạy quang và sử dụng vật liệu polymer rắn có tính dẫn điện, thay vì dung dịch điện phân, một thành phần không thể thiếu trong pin mặt trời sử dụng chất màu nhạy quang.
Năm 1839, nhà vật lý người Pháp Edmond Becquerel đã khám phá ra hiệu ứng quang điện, tức là tạo ra 1 hiệu điện thế trong một vật liệu khi cho nó tiếp xúc với bức xạ điện từ, đó chính là nguyên lý vận hành của pin mặt trời. Từ sau đó, nhiều nhà khoa học đã rất quan tâm đến việc biến ánh sáng mặt trời thành năng lượng để sử dụng. Năm 1954, các nhà khoa học ở Viện nghiên cứu Bell (Mỹ) đã phát triển một loại pin mặt trời có thể chuyển ánh sáng mặt trời thành dòng điện. Trên cơ sở đó, công nghệ này đã dần được thương mại hóa, đưa tới sự ra đời của pin mặt trời silicon, pin mặt trời sử dụng chất màu nhạy quang và pin mặt trời hữu cơ mà chúng ta đang sử dụng nhiều hiện nay. Tuy nhiên, các loại pin mặt trời này vẫn còn nhiều thiếu sót như Tiến sĩ Seok Sang-il đã chỉ ra. Vì thế ông đã nghiên cứu, tìm cách kết hợp những ưu điểm của loại pin silicon hiệu suất cao và pin mặt trời hữu cơ giá cả phải chăng để chế tạo ra một loại pin mặt trời mới. Nhưng đây không phải là công việc dễ dàng gì.
Vẫn còn xa để nghĩ tới việc mở rộng công nghệ nguồn này
5 năm trước, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu làm thế nào để tạo ra ánh sáng bằng cách sử dụng năng lượng điện nhưng không đạt được kết quả như mong đợi. Trong khi đang nỗ lực để tìm ra vấn đề thì chúng tôi nhớ ra nguyên lý của pin mặt trời hữu cơ và nhận ra rằng chúng tôi có thể tạo ra 1 loại pin vừa đạt hiệu suất cao lại vừa có giá cả phù hợp nếu sử dụng các phân tử nano bán dẫn vô cơ và vật liệu polymer dẫn điện Hall.
Tiến sĩ Seok Sang-il đã vấp phải rất nhiều khó khăn khi nghiên cứu về pin năng lượng mặt trời. Tuy vậy, ông đã tìm ra giải pháp để kết hợp ưu điểm của các loại pin mặt trời hiện có. Đó là sử dụng các phân tử nano bán dẫn với tỉ lệ hấp thụ ánh sáng cao hơn chất phẩm màu đặc biệt trong các loại pin mặt trời sử dụng chất màu nhạy quang hiện nay. Tiếp đó là sử dụng polymer dẫn điện trong pin mặt trời hữu cơ để thay cho các dung dịch điện phân vốn không ổn định lắm. Kết quả là, 1 loại pin mặt trời mới vừa chạy bền vừa đạt hiệu suất sử dụng cao đã ra đời. Vậy khi nào thì công nghệ pin mặt trời mới này sẽ được ứng dụng vào thực tế?
Làm thế nào để ứng dụng công nghệ này trong thực tế?
Nhóm nghiên cứu chúng tôi đã phát triển một phiên bản pin mặt trời mới hiệu suất cao bằng cách sử dụng nhiều vật liệu với các đặc tính khác nhau. Với công nghệ này, việc sản xuất ra loại pin mặt trời giá thành thấp hoàn toàn có thể thực hiện được. Hơn nữa, những vật liệu chính mà chúng tôi sử dụng ở đây còn rất dễ dàng điều khiển để tận dụng thậm chí cả những tia hồng ngoại gần. Trên cơ sở đó, nếu chúng ta áp dụng nguyên tắc chuyển ánh sáng hồng ngoại thành năng lượng thì có thể tạo ra một bộ cảm ứng hình ảnh của tia hồng ngoại giúp phát hiện ra ánh sáng trong miền hồng ngoại gần. Công nghệ này có thể áp dụng để chụp các bức ảnh được rõ ràng trong đêm hoặc trong ngày mù sương.
Thành quả nghiên cứu của Tiến sĩ Seok không chỉ giúp khắc phục được nhược điểm của các loại pin năng lượng mặt trời hiện có mà còn giúp tận dụng được cả tia hồng ngoại gần của ánh sáng mặt trời. Nhưng liệu tới khi nào thì công nghệ này sẽ hoàn toàn được thương mại hóa?
Kỳ vọng ở tương lai
Còn cần nhiều khâu kiểm tra nữa để có thể thương mại hóa một công nghệ mới. Hiện chúng tôi đang nỗ lực để tối ưu hóa quá trình sản xuất, đồng thời triển khai nghiên cứu, phát triển thiết bị đi kèm. Chúng tôi cũng xác định sẽ phải thực hiện thêm nhiều nghiên cứu nữa để nâng cao hơn hiệu suất hoạt động của nó. Tôi hi vọng công nghệ này có thể được thương mại hóa trong 5 năm nữa.
Người ta dự đoán rằng việc tiêu thụ pin năng lượng mặt trời sẽ tăng từ 1% hiện nay lên chiếm khoảng 5% tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu vào năm 2015. Nghiên cứu của Tiến sĩ Seok Sang-il đã mở ra 1 chương mới cho lĩnh vực đầy tiềm năng này và đem đến hi vọng cho nhân loại về 1 nguồn năng lượng xanh, sạch vô tận.
Trang Chính 
