Biến tất cả cửa sổ thành một nhà máy năng lượng

Mới đây, một nhóm các nhà khoa học đến từ Mỹ và Italia làm việc tại Phòng thí nghiệm năng lượng quốc gia Los Alamos, Hoa Kỳ đã tìm ra một công nghệ mới cho phép biến cửa sổ kính thành một nguồn cung cấp điện cho ngôi nhà dựa trên ánh sáng mặt trời. Công nghệ được cải tiến trở nên không độc hại, sử dụng các tấm kính trong suốt và với hiệu suất kỉ lục mở ra một cơ hội lớn để thương mại hóa.


“Một phần ánh sáng truyền tới cửa sổ sẽ bị hấp thụ bởi các hạt nano ( vật liệu bán dẫn chấm lượng tử) phân tán trong lớp kính. Sau đó, chúng lại phát ra ánh sáng hồng ngoại được định hướng tới phía bên cạnh cửa sổ, nơi đặt các tế bào pin mặt trời”, Victor Klimov, người dẫn đầu dự án nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm năng lượng quốc gia Los Alamos, Hòa Kì giải thích. “Nếu các tòa nhà sử dụng thiết kế này, mỗi một cửa sổ sẽ đều trở thành một máy phát điện, chúng có thể cung cấp năng lượng ngay lập tức cho căn nhà đồng thời điều hòa nhiệt độ làm mát căn phòng trong mùa nóng, sưởi ấm nó trong mùa lạnh”.

Trước đó, vào tháng 4 năm 2014, trong dự án hợp tác với các nhà khoa học Italia, nhóm nghiên cứu đã lần đầu tiên triển khai thành công chấm lượng tử trong các bộ thu năng lượng mặt trời kích thước lớn. Đây là một bước tiến hết sức quan trọng bởi trước đây, các thiết bị tương tự chỉ được thí nghiệm ở kích thước vài cm. Tăng quy mô mà vẫn giữ được hiệu suất là một điều cực kì khó trong lĩnh vực công nghệ nano.

Tuy nhiên, các chấm lượng tử mà nhóm nghiên cứu sử dụng năm 2014 lại dựa trên vật liệu Cadmium, một kim loại nặng và có độc tính cao. Điều này khiến chúng không thể đạt tiêu chuẩn để triển khai ở mức độ thương mại hóa. Klimov giải thích về công nghệ mới được cập nhật trong năm nay “Thiết bị mới của chúng tôi sử dụng các chấm lượng tử của các hợp chất dựa trên Đồng, Indium, Selenium và Lưu huỳnh, viết tắt là CISeS. Chúng không chứa bất kì thành phần độc hại nào như các thiết bị trước đó”.

“Hơn nữa, các chấm lượng tử CISeS có khả năng hấp thụ một dải rộng trong vùng ánh sáng mặt trời, điều đó có nghĩa là không cần thiết phải thay đổi màu sắc cửa số, chúng sẽ trong suốt như bình thường. Bên cạnh đó, sự phát xạ hồng ngoại là vô hình với mắt con người nhưng hoàn toàn lí tưởng cho các pin mặt trời Silic”.


Francesco Meinardi, giáo sư Vật lý đến từ UNIMIB cũng nhận xét về công trình nghiên cứu mới này. Ông nói “Để cho công nghệ mới này đi từ phòng thí nghiệm vào đời sống, chúng phải đạt hiệu suất tốt và quan trọng là không độc hại. Chúng tôi vãn phải giữ được khả năng của thiết bị khi triển khai ở kích thước lớn như một chiếc cửa sổ thường. Và bên cạnh đó, thẩm mỹ cũng là một vấn đề được lưu ý”.

Đứng về phía doanh nghiệp, Hunter McDaniel, người sáng lập kiêm giám đốc của UbiQD , doanh nghiệp chuyên kinh doanh các sản phẩm chấm lượng tử cũng lạc quan về tiềm năng thương mại hóa của dự án. “Công nghệ mới đã khắc phục được hai vấn đề lớn đó là chúng sử dụng vật liệu CISeS có độc tính thấp, hấp thụ ánh sáng mặt trời trên một phổ rộng. Vấn đề còn lại chỉ là giảm chi phí sản xuất”.

Sergio Brovelli, nhà nghiên cứu dẫn đầu nhóm hợp tác đến từ Italia ước tính “ Nếu thay thế toàn bộ cửa kính của một trung tâm thương mại tại, khoảng 72.000 m2 tương đương 12.000 cửa sổ với công nghệ mới, chúng tôi có thể giải quyết toàn bộ nhu cầu năng lượng của 350 căn hộ”.

Cuối cùng Brovelli kết luận, đây sẽ là một trong những công nghệ có khả năng “thay đổi cuộc chơi” trong mô hình thành phố năng lượng tương lai.