Các tấm pin được thiết kế đặc biệt có thể giúp giải quyết các vấn đề hiện tại với năng lượng mặt trời, bằng cách tạo ra năng lượng khi mặt trời lặn.
Được tạo ra bởi Giáo sư Jeremy Munday và đặt ra ‘tế bào chống năng lượng mặt trời’, giải pháp này cho phép chúng ta thu hoạch điện từ bầu trời đêm. Nghiên cứu được tiến hành trong năm nay đã xác nhận những tấm pin mặt trời ban đêm này tạo ra đủ năng lượng để sạc điện thoại di động.
Nghiên cứu ban đầu được thực hiện tại Đại học Stanford, nơi một nhóm nghiên cứu đã bổ sung một máy phát nhiệt điện – một thiết bị tạo ra dòng điện từ sự chênh lệch nhiệt độ – vào một trong những tấm pin mặt trời cụ thể này.
Chúng hoạt động bằng cách sử dụng nhiệt hoặc ánh sáng hồng ngoại bức xạ từ bề mặt của tấm pin mặt trời vào không gian vào những đêm trời quang.
Nhà khoa học hàng đầu Shanhui Fan cho biết: “Tấm pin mặt trời hóa ra là một bộ tản nhiệt rất hiệu quả. “Vì vậy, vào ban đêm, bảng điều khiển năng lượng mặt trời thực sự có thể đạt đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh, và đó là một cơ hội khá bất thường để thu hoạch năng lượng.”
Theo truyền thống, các tấm pin mặt trời, hay tế bào quang điện, đã phải chịu những tác động của các mùa thay đổi và thực tế là chúng không hoạt động vào ban đêm. Từ thời tiết nhiều mây cho đến thời gian ban ngày giảm dần, không chỉ có hoàng hôn mới ngăn chúng cung cấp nguồn năng lượng tái tạo khả thi cho người dân ở nhiều nơi trên thế giới.
Các tế bào năng lượng mặt trời hoạt động vào ban đêm về cơ bản hoạt động giống như các tế bào ánh sáng ban ngày của chúng nhưng ngược lại. Mỗi đêm, nhiệt thoát ra khỏi trái đất dưới dạng bức xạ hồng ngoại để giữ cho hành tinh ở nhiệt độ ổn định.
Trong một tuyên bố được đăng trên trang web của Đại học California Davis vào năm ngoái, Munday giải thích, “thay vào đó, ánh sáng trong các thiết bị mới này được phát ra và dòng điện và điện áp đi ngược chiều nhưng bạn vẫn tạo ra điện năng.” Các phát hiện đã được công bố trong một bài báo nghiên cứu .
Các thiết bị hoạt động về đêm có thể tạo ra công suất lên tới 50 watt trên mỗi mét vuông, bằng một phần tư so với những gì mà các tấm pin mặt trời thông thường có thể tạo ra vào ban ngày. Chúng cũng hoạt động vào ban ngày nếu ánh sáng bị cản trở hoặc nếu chúng bị hướng ra xa mặt trời.
Một số nghiên cứu thậm chí còn cho rằng chúng có thể được sử dụng để khai thác nhiệt thải do máy móc tạo ra. “Bạn phải sử dụng các vật liệu khác nhau nhưng vật lý thì giống nhau,” Munday giải thích.
Khác xa với một ý tưởng mới, con người đã sử dụng công nghệ tương tự để đạt được khả năng làm mát vào ban đêm trong hàng trăm năm. Khi bạn mở cửa sổ và cửa ra vào sau một ngày nóng nực để hạ nhiệt cho ngôi nhà của mình, bạn đang sử dụng lý thuyết tương tự. Về cơ bản, hình thức làm mát thụ động này sử dụng bầu trời đêm như một tấm tản nhiệt lớn, hút hơi ấm ra khỏi trái đất khi trời tối.
Fan nói thêm: “Một khía cạnh tốt đẹp của cách tiếp cận này là bạn có một nguồn điện trực tiếp vào ban đêm mà không yêu cầu bất kỳ bộ lưu trữ pin nào.
Vào năm 2021, một dự án tại Đại học Stanford đã chứng kiến các nhà khoa học tương tự cố gắng sử dụng sự khác biệt về nhiệt độ ngày và đêm để tạo ra điện.
Họ đã cố gắng chứng minh rằng công nghệ đã hoạt động nhưng còn một chặng đường dài phía trước khi nói đến hiệu quả và hiệu suất. Những tấm pin mặt trời đảo ngược này có thể chỉ là nguyên mẫu nhưng một ý tưởng tương tự có thể hoạt động suốt ngày đêm, cung cấp năng lượng ở những nơi có điều kiện thời tiết thay đổi và mức độ ánh sáng yếu.
Các tế bào năng lượng mặt trời hoạt động vào ban đêm có tiềm năng hữu ích ở các vị trí ngoài lưới điện cho một số nhiệm vụ tiêu thụ điện năng thấp, nhưng chúng không có khả năng thay thế cơ sở hạ tầng năng lượng hiện có. Tuy nhiên, Fan và nhóm của anh ấy nói rằng thiết lập có thể được cải thiện để tạo ra nhiều năng lượng hơn.
