Công nghệ năng lượng mặt trời truyền thống đã được nghiên cứu từ rất lâu với nhiều ứng dụng đa đạng. Công nghệ tấm pin mặt trời trong suốt được phát hiện và nghiên cứu trong khoảng 5 năm gần đây và chúng được đánh giá có tiềm năng lớn trong tương lai.
Công nghệ tấm pin mặt trời trong suốt
Dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu kỹ thuật tại Đại học Bang Michigan, họ cho rằng việc sử dụng rộng rãi các ứng dụng năng lượng mặt trời, cùng với các thiết bị trên mái nhà, gần như có thể đáp ứng nhu cầu điện của Hoa Kỳ và giảm đáng kể việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Richard Lunt, Phó Giáo sư Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu tại MSU cho biết: “Các tế bào năng lượng mặt trời có độ trong suốt cao đại diện cho làn sóng của tương lai cho các ứng dụng năng lượng mặt trời mới. Chúng tôi đã phân tích tiềm năng của chúng và cho thấy rằng bằng cách chỉ thu hoạch ánh sáng vô hình, các thiết bị này có thể cung cấp tiềm năng sản xuất điện tương tự như năng lượng mặt trời trên mái nhà, trong khi cung cấp thêm chức năng để nâng cao hiệu quả của các tòa nhà, ô tô và thiết bị điện tử di động.”
Lunt và các đồng nghiệp tại MSU đã đi tiên phong trong việc phát triển bộ tập trung năng lượng mặt trời phát quang trong suốt mà khi đặt trên cửa sổ sẽ tạo ra năng lượng mặt trời mà không làm ảnh hưởng đến tầm nhìn. Vật liệu mỏng, giống như nhựa có thể được sử dụng trên các tòa nhà, cửa sổ xe hơi, điện thoại di động hoặc các thiết bị khác có bề mặt trong suốt.
Hệ thống thu hoạch năng lượng mặt trời sử dụng các phân tử hữu cơ do Lunt và nhóm của ông phát triển để hấp thụ các bước sóng ánh sáng mặt trời không nhìn thấy được. Các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh những vật liệu này để thu nhận chỉ tia cực tím và bước sóng cận hồng ngoại, sau đó chuyển đổi năng lượng này thành điện năng.
Tiềm năng của công nghệ tấm pin mặt trời trong suốt
Việc chuyển tiêu thụ năng lượng toàn cầu khỏi nhiên liệu hóa thạch sẽ đòi hỏi những công nghệ năng lượng tái tạo sáng tạo và tiết kiệm chi phí. Chỉ khoảng 1,5% nhu cầu điện ở Hoa Kỳ và trên toàn cầu được sản xuất bằng năng lượng mặt trời.
Nhưng về tiềm năng điện tổng thể, ước tính có khoảng 5 tỷ đến 7 tỷ mét vuông bề mặt kính ở Hoa Kỳ. Và với rất nhiều kính để che phủ, các công nghệ năng lượng mặt trời trong suốt có tiềm năng cung cấp khoảng 40% nhu cầu năng lượng ở Hoa Kỳ – tương đương với tiềm năng như các đơn vị năng lượng mặt trời trên mái nhà. Lunt cho rằng “Việc triển khai miễn phí cả hai công nghệ có thể giúp chúng tôi đạt gần 100% nhu cầu nếu chúng tôi cũng cải thiện khả năng lưu trữ năng lượng.”
Lunt cho biết các ứng dụng năng lượng mặt trời đang ghi lại hiệu suất trên 5%, trong khi các tấm pin mặt trời truyền thống thường hiệu quả khoảng 15% đến 18%. Mặc dù các công nghệ tấm pin mặt trời trong suốt sẽ không bao giờ hiệu quả hơn trong việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng so với các công nghệ không trong suốt của chúng, nhưng chúng có thể đến gần và mang lại tiềm năng được áp dụng cho nhiều diện tích bề mặt hơn.
Hiện tại, các công nghệ năng lượng mặt trời trong suốt mới chỉ đạt khoảng một phần ba tiềm năng tổng thể thực tế của chúng. Các ứng dụng năng lượng mặt trời truyền thống đã được nghiên cứu tích cực trong hơn 5 thập kỷ, nhưng các nhà nghiên cứu mới chỉ làm việc trên các tế bào năng lượng mặt trời có độ trong suốt cao này trong khoảng 5 năm.