Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được con người sử dụng từ rất lâu đời, nó là nguồn năng lượng nguyên thủy được sử dụng từ khi có người xuất hiện trên trái đất.

Vào thế kỉ thứ 3 trước công nguyên, người Hy Lạp và Roma đã biết sử dụng các tấm kính nhằm hội tụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời, để thắp các ngọn đuốc thiêng trong những nghi lễ tôn giáo.

(Nguồn: Internet)

Lịch sử phát minh pin mặt trời

Vào năm 1839, một nhà vật lý 19 tuổi người Pháp, A.E. Becquerel, người cho đến thời điểm đó có liên quan đến hiện tượng lân quang và phát quang, đã phát hiện ra hiệu ứng quang điện. Ông phát hiện ra rằng khi các tấm vàng hoặc bạch kim bị ngập trong dung dịch, sau đó tiếp xúc với bức xạ mặt trời không thường xuyên tạo ra một dòng điện. Khám phá này đã được các nhà khoa học trên toàn cầu nắm bắt.

Sau đó, ngày càng có nhiều nhà khoa học tập trung vào hiện tượng này, và cố gắng tìm ra nguyên lý cũng như những vật liệu có thể tạo ra hiệu ứng quang điện như: William Grylls Adams, Richard Evans Day, Charles Fritz, Willoughby Smith,…

Năm 1905, Albert Einstein giải thích cơ chế cơ bản của quang điện là hiệu ứng quang điện tử, cơ chế này trở thành nền tảng để các nhà khoa học khác hiểu rõ ràng và sử dụng nó.

Lịch sử của năng lượng mặt trời có thể được tổng hợp ở liên kết này:

https://www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/solar_timeline.pdf

Alexandre-Edmond Becquerel

(March 24, 1820 - May 11, 1891)

Pin mặt trời hoạt động như thế nào

Pin mặt trời hay Pin quang điện (PV) hoạt động dựa trên hiện tượng khi ánh sáng mặt trời - thường bao gồm photon, tạo ra kích thích bề mặt vật liệu.

(Nguồn: scienceabc.com)

(link of video: https://www.youtube.com/watch?v=xKxrkht7CpY)

Bề mặt của tấm pin thường làm từ hợp kim silicon, có tính trung hòa về điện. Cụ thể hơn, silicon có thể đóng vai trò là loại N hoặc loại P.

Ở loại N, electron thừa trong silic được cân bằng với proton thừa trong photpho.

Trong loại P, các vị trí mất electron (lỗ trống) trong silic được cân bằng bằng proton bị thiếu trong Boron.

Khi sự sắp xếp xảy ra, ở phần tiếp giáp giữa bề mặt vật liệu tạo thành một rào cản năng lượng, điều đó có nghĩa là chúng ta có một điện áp ở phần tiếp giáp ngăn cách hai mặt của vật liệu.

(Nguồn: cranfinia.com)

Hiệu suất của tấm pin mặt trời phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, điều kiện thời tiết,… Hầu hết các tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay có thể chuyển đổi khoảng 15% ánh sáng mặt trời thành điện năng.

(Nguồn: Internet)

Hơn nữa, một PV khi được lắp đặt đúng cách có thể tồn tại hơn 30 năm mà không bị xuống cấp.

Xu hướng phát triển của ngành năng lượng mặt trời và tương lai của pin mặt trời

Năm 1954, ba nhà khoa học Daryl Chapin, Calvin Fuller và Gerald Pearson, đã tạo ra một loại pin mặt trời có thể áp dụng cho thực tiễn hơn bằng cách sử dụng silicon. Đây là cột mốc quan trọng của công nghệ năng lượng mặt trời vì silicon là nguồn tài nguyên có có mặt rộng rãi và nhạy cảm với tia sáng hơn các nguyên tố khác. Năm 1964, NASA phóng vệ tinh Nimbus, chạy hoàn bằng năng lượng mặt trời quang điện 470 watt.

(Nguồn: Internet)

Năm 2006, quỹ tín dụng đầu tư năng lượng mặt trời (ITC) được ban hành, thúc đẩy tăng trưởng 52% năng lượng mặt trời ở Hoa Kỳ hàng năm.

(Nguồn: Internet)

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ Nano, các nhà khoa học đang cố gắng nâng cao năng suất của tấm pin mặt trời lên đến 20%. Ví dụ, các nhà nghiên cứu của Đại học bang Ohio đã tạo ra một loại pin năng lượng mặt trời vừa hiệu quả hơn 20% vừa rẻ hơn 25% so với những loại pin trên thị trường hiện nay.

 Khi nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt, nhân loại cần tìm một nguồn tài nguyên thay thế khác và năng lượng mặt trời có thể là lựa chọn nổi bật.

 (Nguồn: Internet)

Theo ScienceDaily, các nhà nghiên cứu đã trình bày kết quả của họ về Chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiên liệu hydro, với sự trợ giúp của quá trình quang hợp tại Virtual Meeting & Expo mùa thu 2020 của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS). Điều này có thể mở ra kỷ nguyên mới cho các nguồn tài nguyên tái tạo.