Khai thác các phân tử thực vật để thu hoạch năng lượng mặt trời
Plasmon với công nghệ hiện tại. Chất huỳnh quang tạo ra dòng điện cảm ứng trong kim loại, dòng điện này tỷ lệ với độ lớn của hệ số tuyệt chủng của chất huỳnh quang, ????. MEF – Kim loại tăng cường huỳnh quang. PC – Dòng điện Plasmonic. Cu – Kim loại đồng. Ảnh: Hình ảnh lịch sự của Lahari Saha
Các tấm pin mặt trời hiện tại của chúng tôi không hiệu quả lắm; chúng chỉ có khả năng chuyển đổi tối đa khoảng 20% năng lượng mặt trời thành điện năng. Kết quả là, để tạo ra nhiều điện năng, các tấm pin cần nhiều không gian—đôi khi khiến các khu rừng bị chặt phá hoặc các trang trại được thay thế bằng năng lượng mặt trời. Nếu các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn, các tấm pin nhỏ hơn nhiều có thể tạo ra cùng một lượng điện và sẽ không chiếm nhiều diện tích đất.
Để tạo ra các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn, Lahari Saha, trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Chris D. Geddes tại Đại học Maryland, Hạt Baltimore, đang nghiên cứu để tạo ra điện theo một cách độc đáo—bằng cách khai thác khả năng của thực vật để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành hóa chất năng lượng sử dụng các phân tử sinh học, chẳng hạn như chất diệp lục, có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời vượt trội. Saha sẽ trình bày công việc của mình vào thứ Tư, ngày 22 tháng 2 tại Hội nghị thường niên lần thứ 67 của Hiệp hội Vật lý Sinh học ở San Diego, California.
Mục tiêu của họ là sử dụng các phân tử sinh học để tạo ra điện, sau đó có thể thu hoạch và sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị hoặc lưu trữ trong pin để sử dụng sau này. Quá trình này liên quan đến việc tận dụng huỳnh quang của các phân tử.
"Bất kỳ loại phân tử nào phát huỳnh quang đều phát ra ánh sáng. Nếu chúng ta kích thích fluorophore, nó có thể truyền năng lượng của nó sang các hạt nano kim loại và nếu các hạt ở đủ gần nhau, chúng sẽ đánh bật các electron và tạo ra dòng điện", Saha giải thích . Saha giải thích rằng quá trình này không chỉ giới hạn ở các phân tử phát huỳnh quang, chúng chỉ cần có khả năng hấp thụ ánh sáng cao như chất diệp lục, beta carotene hoặc lutein. Mỗi thứ trong số này đều tương đối rẻ và dễ lấy từ thực vật
Lợi ích khác của loại bảng năng lượng mặt trời dựa trên huỳnh quang này là nó sẽ dễ dàng tái chế hơn. Hiện tại, các tấm pin mặt trời dựa vào các vật liệu đắt tiền như silicon và chứa các nguyên tố có thể gây độc hại, bao gồm cả chì và cadmium—ở hầu hết các bang, các tấm pin mặt trời được coi là chất thải nguy hại khi đến lúc phải thải bỏ chúng.
Nhưng Saha hy vọng rằng các tấm pin mặt trời của cô ấy sẽ chủ yếu là các phân tử có nguồn gốc từ thực vật và các vật liệu khác tương đối phổ biến như đồng, giúp chúng dễ dàng tái chế hơn khi đến lúc. Ngoài ra, bằng cách chọn những vật liệu có tuổi thọ cao hơn, cô ấy hy vọng tấm pin mặt trời sẽ tồn tại lâu hơn trước khi phải vứt bỏ chúng.
Nhưng mục tiêu hàng đầu của Saha là tạo ra một tấm pin mặt trời hiệu quả hơn, "vì vậy nó không chiếm nhiều diện tích," cô nói. Cô hy vọng các tấm pin mặt trời nhỏ hơn của mình sẽ cho phép các trang trại tối đa hóa việc sản xuất lương thực thay vì tạo ra năng lượng và sẽ giữ cho các khu rừng được bảo tồn.
