Theo Science Daily, các nhà khoa học Nhật Bản và Đức vừa chính thức phá vỡ 'trần vật lý' tồn tại hàng thập kỷ trong ngành năng lượng, mở ra kỷ nguyên mới nơi các tấm pin mặt trời có thể nhân bản năng lượng từ hạt ánh sáng duy nhất.
Phá bỏ 'lời nguyền' Shockley-Queisser của pin mặt trời
Trong thế giới vật lý, giới hạn Shockley-Queisser từ lâu được xem là bức tường ngăn cản hiệu suất của pin mặt trời vượt quá mức 33%. Nguyên nhân là do các hạt ánh sáng (photon) năng lượng cao thường bị lãng phí dưới dạng nhiệt thay vì chuyển hóa thành điện năng.
Tuy nhiên, một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical Society đã thay đổi hoàn toàn cuộc chơi. Bằng cách sử dụng cơ chế 'đảo ngược spin' (spin-flip) trên nền tảng phức chất kim loại molybdenum, nhóm nghiên cứu từ đại học Kyushu (Nhật Bản) và JGU Mainz (Đức) đã đạt được hiệu suất lượng tử lên tới 130%.
Pin mặt trời đã đạt hiệu suất tới 130%
ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH SCIENCE DAILY
Bí mật nằm ở một quá trình có tên là Singlet Fission (SF) - hay còn gọi là 'phân tách trạng thái đơn'. Hãy tưởng tượng một hạt photon đơn lẻ đi vào tấm pin, thay vì chỉ tạo ra một đơn vị năng lượng như thông thường, nó được 'tách' ra để tạo thành hai đơn vị năng lượng thấp hơn.
"Đây là chiến lược giúp chúng tôi nhân đôi năng lượng khả dụng một cách hiệu quả", Phó giáo sư Yoichi Sasaki giải thích. Điểm mấu chốt của nghiên cứu lần này là việc sử dụng chất phát xạ molybdenum để thu giữ các đơn vị năng lượng này trước khi chúng bị thất thoát. Kết quả thực nghiệm cho thấy cứ 100 hạt ánh sáng đi vào, hệ thống tạo ra được tương đương 130 đơn vị kích hoạt - một con số chưa từng có tiền lệ.
Từ lý thuyết đến cuộc cách mạng năng lượng sạch
Dù hiện tại nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm, nhưng tiềm năng của nó là cực kỳ lớn. Không chỉ dừng lại ở việc làm cho pin mặt trời rẻ và mạnh mẽ hơn, công nghệ này còn có thể ứng dụng trong:
- Hệ thống LED siêu tiết kiệm: Tạo ra nhiều ánh sáng hơn với ít điện năng hơn.
- Công nghệ lượng tử: Mở ra cách thức mới để kiểm soát các trạng thái spin của electron.
Giấc mơ về những tấm pin mặt trời siêu hiệu suất, thách thức mọi giới hạn vật lý, giờ đây đã không còn là điều viễn tưởng.
Bình luận (0)