Trung Quốc phát triển vật liệu mới giúp sản xuất điện từ cửa sổ

Trong bối cảnh nhu cầu về năng lượng tái tạo ngày càng tăng, một nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã phát triển một loại vật liệu đặc biệt có khả năng thu thập năng lượng mặt trời ngay từ cửa sổ. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giữ nguyên vẻ đẹp thẩm mỹ của các công trình kiến trúc hiện đại.

Bộ tập trung năng lượng mặt trời mà nhóm nghiên cứu phát triển có thiết kế trong suốt, cho phép ánh sáng đi qua mà không làm thay đổi hình dáng của cửa kính. Theo thông tin từ một tạp chí khoa học, bộ vật liệu này có thể được phủ lên kính cửa sổ tiêu chuẩn, giúp thu thập năng lượng mặt trời một cách hiệu quả mà không làm mất đi tính thẩm mỹ của không gian sống.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Nam Kinh đã sáng tạo ra một bộ tập trung năng lượng mặt trời đơn hướng, có khả năng thu ánh sáng Mặt Trời mà không làm thay đổi hình dáng của cửa sổ. Sáng kiến này sử dụng nhiều lớp tinh thể lỏng cholesteric (CLC) để tạo ra một hệ thống chọn lọc ánh sáng hiệu quả. Theo các nhà khoa học, bộ tập trung này có khả năng dẫn ánh sáng Mặt Trời vào các tế bào quang điện được lắp đặt ở cạnh cửa sổ.

Tiến sĩ Dewei Zhang, một trong những tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đã thiết kế một cấu trúc màng tinh thể lỏng cholesteric để tạo ra một hệ thống chọn lọc ánh sáng phân cực, giúp dẫn ánh sáng vào trong kính một cách hiệu quả”. Điều này cho phép bộ tập trung năng lượng mặt trời mới này đạt được hiệu suất cao mà không làm giảm chất lượng hình ảnh.

Khác với các công nghệ truyền thống, bộ tập trung này không gặp phải vấn đề biến dạng hình ảnh hay hiệu suất thấp. Nó cung cấp khả năng dẫn sóng hiệu quả và giữ được độ trong suốt của kính. Theo nghiên cứu, thiết bị này có độ truyền sáng trung bình lên tới 64,2% và chỉ số hoàn màu đạt 91,3%, cho phép thu thập tới 38,1% năng lượng ánh sáng xanh lá cây tại rìa cửa sổ.

Những đặc điểm quang học này cho thấy lớp phủ có thể tạo ra năng lượng sạch mà không làm thay đổi vẻ ngoài của kính. Nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng thiết kế này có khả năng mở rộng quy mô, cho phép một cửa sổ tiêu chuẩn rộng 2 m có thể tập trung ánh sáng Mặt Trời gấp 50 lần cường độ bình thường, từ đó tăng cường khả năng thu năng lượng.

Các thử nghiệm cho thấy nguyên mẫu có đường kính 2,5 cm có thể cung cấp năng lượng cho một quạt nhỏ dưới ánh sáng Mặt Trời. Hệ thống này cũng tương thích với các tế bào quang điện hiệu suất cao, như gallium arsenide, giúp tăng cường khả năng chuyển đổi năng lượng.

Tiến sĩ Wei Hu, một giáo sư tại Đại học Nam Kinh, cho biết rằng màng CLC được chế tạo bằng kỹ thuật căn chỉnh quang học và có thể sản xuất theo dạng cuộn, giúp dễ dàng mở rộng quy mô sản xuất. Thiết kế này cũng có độ bền cao khi tiếp xúc với môi trường trong thời gian dài và có thể lắp đặt trên các cấu trúc cửa sổ hiện có, mang lại giải pháp thực tế cho việc nâng cấp đô thị bền vững.

Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục cải thiện hiệu suất và khả năng kiểm soát ánh sáng của công nghệ này, đồng thời khám phá các ứng dụng khác ngoài các tòa nhà, như nhà kính nông nghiệp và màn hình năng lượng mặt trời trong suốt. Mục tiêu cuối cùng của họ là biến kính thụ động thành bề mặt tạo năng lượng chủ động, góp phần vào sự phát triển bền vững của thế giới.