Các tấm pin mặt trời đầy màu sắc có thể làm cho công nghệ trở nên hấp dẫn hơn
Kính quang tử cung cấp cho các tấm pin mặt trời màu sắc dễ chịu trong khi vẫn duy trì khả năng sản xuất năng lượng hiệu quả. Ảnh: Phỏng theo ACS Nano
Các tấm pin mặt trời không chỉ dành cho các mái nhà nữa — một số tòa nhà thậm chí còn có các cấu trúc tạo ra năng lượng này ở khắp mặt tiền của chúng. Nhưng khi ngày càng nhiều tòa nhà và không gian công cộng tích hợp công nghệ quang điện, màu đen đơn điệu của chúng có thể khiến người xem choáng ngợp. Giờ đây, các nhà nghiên cứu báo cáo trong ACS Nano đã tạo ra các tấm pin mặt trời có màu sắc sặc sỡ trong khi sản xuất năng lượng hiệu quả gần như các tấm truyền thống.
Các tấm pin mặt trời thường có màu đen đậm vì nhiệm vụ của chúng là hấp thụ ánh sáng, trong khi một chiếc ô tô màu đỏ trông có màu đỏ vì lớp vỏ phản chiếu ánh sáng đỏ thay vì hấp thụ ánh sáng. Khi đó, hầu hết các nỗ lực tạo màu sắc cho các thiết bị này sẽ làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra năng lượng của chúng. Một giải pháp thay thế là sử dụng các nguồn màu có cấu trúc tận dụng các hình dạng cực nhỏ để chỉ phản chiếu một phần ánh sáng rất hẹp, có chọn lọc, giống như vảy trên cánh bướm.
Tuy nhiên, các công nghệ trước đây cố gắng kết hợp màu sắc cấu trúc đã làm cho các tấm có ánh kim không mong muốn hoặc tốn kém để thực hiện ở quy mô lớn. Vì vậy, Tao Ma, Ruzhu Wang và các đồng nghiệp muốn phát triển một cách tạo màu sắc cho các tấm pin mặt trời bằng cách sử dụng vật liệu cấu trúc dễ sử dụng và không tốn kém, đồng thời duy trì khả năng sản xuất năng lượng hiệu quả của chúng.
Nhóm nghiên cứu đã phun một lớp mỏng vật liệu gọi là kính quang tử lên bề mặt của các tế bào năng lượng mặt trời. Kính được làm bằng một lớp mỏng, không có trật tự của các quả cầu kẽm sunfua cực nhỏ điện môi. Mặc dù hầu hết ánh sáng có thể đi qua kính quang tử, nhưng các màu chọn lọc đã bị phản xạ trở lại dựa trên kích thước của các quả cầu.
Sử dụng cách tiếp cận này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các tấm pin mặt trời có màu xanh lam, xanh lục và tím trong khi chỉ giảm hiệu suất phát điện từ 22,6% xuống 21,5%. Họ cũng phát hiện ra rằng các tấm pin mặt trời được sản xuất bằng lớp thủy tinh quang tử này duy trì màu sắc và hiệu suất của chúng trong các bài kiểm tra độ bền tiêu chuẩn và việc chế tạo có thể được mở rộng. Các nhà nghiên cứu có kế hoạch khám phá các cách để làm cho màu sắc bão hòa hơn, cũng như các phương pháp để đạt được nhiều màu sắc hơn.
