Các nhà khoa học đang thúc đẩy việc sử dụng chất bán dẫn để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng tái tạo. Trong pin mặt trời, chất bán dẫn chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Khi được tiếp xúc trực tiếp với nước, chất bán dẫn có thể sử dụng ánh sáng mặt trời để chuyển đổi nước thành hydro, một loại nhiên liệu không chứa carbon. Năng lượng phát ra từ chất bán dẫn được tạo ra bởi điện áp quang của nó.
Đầu dò Kelvin bằng vàng bán trong suốt đo quang điện của màng bán dẫn được chiếu sáng khi tiếp xúc với điện cực và dung dịch nước. Quang điện có thể dương hoặc âm tùy thuộc vào hướng truyền điện tích. Nhà cung cấp hình ảnh: Frank Osterloh, Đại học California, Davis
Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Davis và Đại học Martin Luther ở Đức đã phát triển một kỹ thuật mới để đo quang điện này một cách định lượng. Đo quang điện là điều cần thiết để tìm ra điều kiện tốt nhất để tạo ra nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời và nước.
Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Khoa học Năng lượng & Môi trường .
Các nhà nghiên cứu có thể dễ dàng đo năng lượng điện đầu ra của pin mặt trời bằng cách sử dụng dây nối pin và thiết bị đo. Tuy nhiên, sản lượng năng lượng này khó đo được ở các điện cực nhiên liệu mặt trời tiếp xúc với nước. Điều này là do nước tinh khiết không dẫn điện, khiến các nhà nghiên cứu không thể quan sát được quang điện.
Ở đây, nhóm nghiên cứu cho thấy rằng quang điện của các điện cực nhiên liệu mặt trời như vậy có thể được đo theo cách không tiếp xúc. Họ đã làm như vậy bằng cách sử dụng cái gọi là đầu dò Kelvin vàng bay lơ lửng trên thiết bị được chiếu sáng và thu thập thông tin trong không gian.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tiến hành đo quang điện không tiếp xúc trên bismuth vanadate, chất bán dẫn để oxy hóa nước và trên đồng gallium selenide, chất bán dẫn để tạo ra hydro từ nước. Họ phủ các chất bán dẫn bằng dung dịch nước và một tấm kính hiển vi thủy tinh rồi đặt tấm kính đó bên dưới đầu dò Kelvin.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng quang điện không chỉ phụ thuộc vào chất bán dẫn mà còn phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng (năng lượng photon), cường độ ánh sáng và tính chất hóa học của dung dịch nước. Thông tin này cho phép các nhà khoa học xác định các điều kiện tốt nhất để chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành hydro và các nhiên liệu khác.
