Các nhà nghiên cứu tại Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg, Đức, vừa công bố một phương pháp tiên tiến nhằm nâng cao khả năng sản xuất điện của một số vật liệu khi chúng được ánh sáng chiếu tới. Phát hiện này hứa hẹn sẽ tạo ra những bước đột phá trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, mở ra cơ hội mới cho việc cải tiến hiệu suất các thiết bị điện tử và năng lượng.
Nghiên cứu mới đây đã giới thiệu phương pháp tối ưu hóa hiệu suất hấp thụ năng lượng mặt trời thông qua việc xếp chồng các lớp tinh thể siêu mỏng theo trình tự cụ thể. Kỹ thuật này mang lại thành công vượt trội hơn hẳn so với các vật liệu truyền thống. Trong đó, bari titanat (BaTiO₃) đóng vai trò quan trọng. Mặc dù vật liệu này có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện, nhưng hiệu suất khi sử dụng độc lập lại không đáng kể. Nhờ vào phương pháp mới này, tiềm năng của BaTiO₃ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo hứa hẹn sẽ được khai thác một cách hiệu quả hơn.
Các nhà nghiên cứu vừa công bố một phát hiện đột phá trong lĩnh vực sản xuất điện. Họ đã thử nghiệm việc nhúng các lớp mỏng bari titanat giữa hai vật liệu khác, gồm stronti titanat và canxi titanat. Qua đó, một cấu trúc mới đã được hình thành, cho phép sản xuất điện hiệu quả hơn nhiều so với phương pháp truyền thống. Đáng chú ý, cấu trúc này có khả năng tạo ra lượng điện gấp 1.000 lần so với bari titanat đơn lẻ, đồng thời tiêu thụ ít năng lượng hơn. Hy vọng rằng tiến bộ này sẽ mở ra nhiều cơ hội trong việc phát triển các nguồn năng lượng sạch và bền vững.
Tiến sĩ Akash Bhatnagar, người dẫn đầu nghiên cứu, đã nhấn mạnh rằng sự kết hợp giữa vật liệu sắt điện và vật liệu thuận điện là vô cùng quan trọng. Ông giải thích rằng, mặc dù vật liệu thuận điện không tự tách các điện tích, chúng vẫn có khả năng hoạt động như vật liệu sắt điện dưới những điều kiện cụ thể. Đặc biệt, hiện tượng này xảy ra ở nhiệt độ thấp hoặc khi có sự thay đổi nhỏ về cấu trúc.
Khoa học đằng sau những cải tiến này bắt nguồn từ cách mà các lớp vật liệu tương tác. Khi các vật liệu này được xếp chồng lên nhau, khả năng hấp thụ ánh sáng cùng với năng lực quản lý điện tích sẽ thay đổi. Điều này không chỉ nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời mà còn thúc đẩy quá trình sản xuất điện hiệu quả hơn.
Bari titanat có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, mặc dù hiệu suất hoạt động của nó khi sử dụng một mình còn hạn chế. Điều này mở ra nhiều tiềm năng cho các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, đặc biệt là trong việc phát triển các công nghệ quang điện thông minh hơn trong tương lai.
Nhóm nghiên cứu đã áp dụng công nghệ tia laser công suất cao nhằm bay hơi các tinh thể và lắng đọng chúng thành những lớp mỏng chỉ 200 nanomet. Quá trình này đã dẫn đến sự hình thành một cấu trúc gồm 500 lớp. Khi kiểm tra dưới ánh sáng laser, dòng điện được tạo ra từ cấu trúc này mạnh gấp 1.000 lần so với titanat bari tinh khiết có độ dày tương tự. Điều đặc biệt là cấu trúc này sử dụng ít hơn hai phần ba thành phần quang điện so với vật liệu truyền thống.
Những phát hiện mới đây có khả năng tạo ra bước ngoặt lớn cho ngành năng lượng mặt trời. Tấm pin được sản xuất từ công nghệ tiên tiến sẽ cho hiệu suất cao hơn nhiều, đồng thời chiếm ít diện tích hơn so với các tế bào năng lượng mặt trời silicon truyền thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong các khu đô thị, nơi không gian thường hạn chế. Đặc biệt, vật liệu mới này còn dễ sản xuất và có độ bền cao, không cần phải sử dụng các loại bao bì đặc biệt.
Nghiên cứu mới đây hé lộ tiềm năng lớn cho các tấm pin mặt trời cũng như các thiết bị sử dụng năng lượng từ ánh sáng. Dù cần nhiều công trình nghiên cứu hơn để làm sáng tỏ các cơ chế cơ bản, nhưng kết quả hiện tại đã chỉ ra một tương lai tươi sáng. Những phát triển này có khả năng cách mạng hóa cách thức chúng ta khai thác năng lượng mặt trời, từ đó mở ra nhiều cơ hội cho các giải pháp năng lượng bền vững.
