Mặc dù hiệu suất tổng thể của pin mặt trời silicon đang dần được cải thiện trong những năm gần đây, thế nhưng công nghệ vẫn phải đối mặt với một giới hạn tự nhiên. Theo lý thuyết thì hiệu suất của pin chỉ có thể đạt tối đa 33%. Sở dĩ có giới hạn này bởi theo các định luật vật lý, pin măt trời chỉ có thể hấp thụ các photon ánh sáng dưới một giới hạn năng lượng nhất định. Điều này có nghĩa ánh sáng có mức năng lượng thấp không thể được chuyển đổi thành điện. Tuy nhiên, giờ đây các nhà nghiên cứu đã tìm ra một phương thức để kết hợp 2 photo đỏ nghèo năng lượng thành một photon vàng giàu năng lượng, qua đó cho phép thu hoạch vùng quang phổ vốn vẫn được cho là không khả dụng với pin mặt trời. Tiềm năng của công nghệ có thể nâng hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời lên 40%.
Các nhà nghiên cứu đến từ đại học Sydney cùng Trung tâm vật liệu và năng lượng Helmholtz Centre Berlin đã phát triển một công nghệ với tên gọi "chuyển đổi quang hóa tăng cường". Công nghệ dựa trên 2 loại phân tử khác nhau được đặt phía sau pin mặt trời để kết hợp giữa 2 photon năng lượng thấp thành 1 photon năng lượng cao. Loại phân tử đầu tiên hấp thụ các photon đỏ nghèo năng lượng, ngăn tình trạng thất thoát và lưu trữ chúng trong một trạng thái bền vững. Trạng thái này có thể duy trì đủ lâu để năng lượng có thể được chuyển đổi sang phân tử hữu cơ thứ 2 khi các phân tử va chạm vào nhau.
Khi 2 phân tử hữu cơ bị kích thích va chạm vào nhau, 1 phân tử sẽ trở lại trạng thái cơ bản và phân tử còn lại sẽ nhận được trạng thái năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, trạng thái năng lượng này có thời gian tồn tại rất ngắn, khi phân tử phát ra một photon vàng có mức năng lượng đủ cao, nó sẽ ngay lập tức bị hấp thụ bởi pin mặt trời.
Phó giáo sư Schmidt thuộc đại học Sydney cho biết: "Chúng tôi có thể tăng hiệu suất bằng cách ép 2 photon đỏ nghèo năng lượng vào pin để kết hợp và tạo ra một photon vàng giàu năng lượng, qua đó, pin có thể thu lại ánh sáng và chuyển đổi thành điện. Hiện tại, chúng tôi đang tiến hành kiểm định hiệu năng của pin mặt trời sử dụng công nghệ trên. Chúng tôi cần phải cải tiến qua thời gian nhưng về đường lối thì đã rất rõ ràng."
Nghiên cứu của Schmidt và các cộng sự đã được đăng tải chi tiết trên tạp chí Energy & Environment Science hồi đầu năm nay.
Theo: Gizmag
