Mục lục
Các công nghệ pin năng lượng mặt trời mới được thiết lập để biến đổi cảnh quan năng lượng mặt trời toàn cầu . Một số công nghệ đầy hứa hẹn này đang trong giai đoạn phát triển nâng cao và có thể sớm được tung ra thị trường. Với những đổi mới này, năng lượng mặt trời sẽ không còn yêu cầu các thửa đất rộng rãi hoặc không gian mái nhà. (Ví dụ, các tấm lợp năng lượng mặt trời hấp dẫn về mặt thẩm mỹ và hiệu quả cao, đã và đang tạo ra những mái nhà năng lượng mặt trời hấp dẫn)
Tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt là gì?
Kính quang điện có lẽ là công nghệ tấm pin năng lượng mặt trời mới tiên tiến nhất, hứa hẹn sẽ thay đổi cuộc chơi trong việc mở rộng phạm vi sử dụng năng lượng mặt trời. Đây là những tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt, có thể tạo ra điện từ cửa sổ theo đúng nghĩa đen – trong văn phòng, nhà ở, cửa sổ trời của ô tô hoặc thậm chí cả điện thoại thông minh. Rèm là một bộ phận khác của cửa sổ tòa nhà có thể tạo ra điện (chúng ta sẽ thảo luận ở phần sau).
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Michigan (MSU) ban đầu đã tạo ra bộ tập trung năng lượng mặt trời hoàn toàn trong suốt đầu tiên vào năm 2014. Tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt này có thể biến hầu như bất kỳ tấm kính hoặc cửa sổ nào thành pin mặt trời. Đến năm 2020, các nhà nghiên cứu ở Mỹ và Châu Âu đã đạt được độ trong suốt hoàn toàn cho kính mặt trời.
Những tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt này có thể dễ dàng được triển khai trong nhiều cài đặt khác nhau, từ những tòa nhà chọc trời có cửa sổ lớn đến một thiết bị di động như điện thoại, máy tính xách tay hoặc đầu đọc sách điện tử. Vì các cửa sổ năng lượng mặt trời này có thể đơn giản thay thế các cửa sổ kính truyền thống trong văn phòng và nhà ở, nên công nghệ này có tiềm năng biến mọi tòa nhà ở Hoa Kỳ và thế giới thành nhà sản xuất năng lượng mặt trời .
Cửa sổ bằng tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt hoạt động như thế nào?
Một tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt về cơ bản là một ý tưởng phản trực giác vì pin mặt trời phải hấp thụ ánh sáng mặt trời (photon) và chuyển đổi chúng thành điện năng (electron). Khi một tấm kính năng lượng mặt trời trong suốt, ánh sáng mặt trời sẽ truyền qua môi trường và đánh bại mục đích sử dụng ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, công nghệ tấm pin năng lượng mặt trời mới này đang thay đổi cách các tế bào năng lượng mặt trời hấp thụ ánh sáng.
Tế bào khai thác một cách có chọn lọc một phần quang phổ mặt trời mà mắt thường không nhìn thấy được, đồng thời cho phép ánh sáng khả kiến bình thường đi qua. Để đạt được kỳ quan công nghệ này, các nhà nghiên cứu đã phát triển bộ tập trung năng lượng mặt trời phát quang trong suốt (TLSC) thay vì cố gắng làm điều không thể bằng cách tạo ra một tế bào thủy tinh quang điện trong suốt.
TLSC bao gồm các muối hữu cơ được thiết kế để hấp thụ các bước sóng ánh sáng tia cực tím và tia hồng ngoại không nhìn thấy được, sau đó phát sáng (phát quang) như một bước sóng không nhìn thấy khác. Bước sóng mới này sau đó được dẫn đến mép của nhựa cửa sổ, nơi các dải pin mặt trời PV mỏng chuyển nó thành điện năng.
Khi bắt đầu sản xuất hàng loạt tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt, các nhà nghiên cứu ước tính rằng TLSC sẽ có thể mang lại hiệu suất khoảng 10% . Đây có thể không phải là một con số kinh hoàng, nhưng trên quy mô quốc gia hoặc toàn cầu, khi hầu hết mọi cửa sổ trong nhà hoặc tòa nhà văn phòng đều có các tấm pin mặt trời rõ ràng, kết quả có thể biến đổi.
Khi chi phí của các tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt giảm xuống với việc sản xuất và triển khai hàng loạt, công nghệ không xâm nhập này có thể được mở rộng ngay từ các ứng dụng thương mại và công nghiệp sang các thiết bị tiêu dùng cầm tay, trong khi vẫn có giá cả rất phải chăng.
Các loại tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt
Giống như cách các tấm pin năng lượng mặt trời hiện đang được sản xuất bằng các công nghệ khác nhau (tấm lợp năng lượng mặt trời của Tesla và các công nghệ khác), các cửa sổ năng lượng mặt trời cũng đang được phát triển bằng các kỹ thuật khác nhau. Hai loại tấm pin mặt trời trong suốt chính bao gồm tấm trong suốt một phần và toàn bộ.
Các tấm pin mặt trời trong suốt một phần
Một nhà sản xuất của Đức, Heliatek Gmb, đã phát triển tấm pin mặt trời trong suốt một phần này, có thể hấp thụ khoảng 60% ánh sáng mặt trời mà nó nhận được. So với các pin mặt trời thông thường, các tấm pin mặt trời trong suốt một phần có hiệu suất thấp hơn ở mức 7,2%. Tuy nhiên, sản lượng điện mặt trời có thể được tăng lên bằng cách điều chỉnh sự cân bằng giữa ánh sáng mặt trời truyền qua và hấp thụ.
Ví dụ, trong các tòa nhà kính quay mặt về hướng Nam, điều quan trọng là phải giảm ánh sáng truyền qua (nhiều tòa nhà văn phòng như vậy đã sử dụng kính màu). Ở những vị trí này, tấm pin mặt trời trong suốt một phần có thể hoạt động rất tốt.
Các tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt hoàn toàn
Như đã mô tả trong phần đầu của báo cáo này, các nhà nghiên cứu tại MSU đã đạt được một bước đột phá trong việc sản xuất các tấm kính quang điện trong suốt hoàn toàn giống như kính thông thường. Các nhà nghiên cứu ước tính hiệu suất của những tấm pin mặt trời hoàn toàn trong suốt này sẽ cao tới 10% sau khi bắt đầu sản xuất thương mại.
Điều quan trọng ở đây là phải hiểu rằng khi nói đến cửa sổ bảng điều khiển năng lượng mặt trời, hiệu quả của bảng điều khiển không phải là tất. Trong điều kiện thực tế, một cửa sổ năng lượng mặt trời kém hiệu quả hơn chỉ có nghĩa là cửa sổ phải có kích thước lớn hơn để tạo ra cùng một lượng điện.
Một khi các tấm pin mặt trời hoàn toàn trong suốt được tích hợp vào các cửa sổ lớn trong các tòa nhà, hiệu suất thấp hơn của chúng nhất định sẽ được bù đắp bởi quy mô triển khai tiềm năng của chúng .
Rèm bằng tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt: Một công nghệ cửa sổ năng lượng mặt trời dễ thực hiện
Rèm bằng tấm pin năng lượng mặt trời là một bổ sung cho kính / tấm năng lượng mặt trời trong suốt khi sử dụng cửa sổ để tạo ra điện.Các tấm năng lượng mặt trời được thiết kế để thu hoạch ánh sáng mặt trời để sản xuất năng lượng, trong khi chức năng thiết yếu của rèm cửa sổ là ngăn các tia nắng trực tiếp chiếu vào bên trong.
Rèm năng lượng mặt trời được kết hợp khéo léo giữa hai chức năng phân kỳ này. Một công ty khởi nghiệp sáng tạo có tên SolarGaps đã giới thiệu rèm bảng điều khiển năng lượng mặt trời, công ty tuyên bố có thể cắt giảm tới 70% chi phí năng lượng. Đối với mỗi 10 ft vuông của không gian cửa sổ, những tấm rèm cửa sổ năng lượng mặt trời này có thể tạo ra 100 watt điện (bạn có thể cung cấp năng lượng cho ba máy tính xách tay với lượng điện lớn như vậy).
Những tấm rèm năng lượng mặt trời này có thể được lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài và bạn có thể kiểm soát góc độ và vị trí của chúng bằng một ứng dụng cũng sẽ thông báo cho bạn về số liệu tạo ra năng lượng. Nó bao gồm một cài đặt để tự động tối ưu hóa góc của rèm theo vị trí của mặt trời.
Tiên phong trong nghiên cứu và sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời trong suốt
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Michigan và MIT cũng như các nhà sản xuất như Ubiquitous Energy, Physee, và Brite Solar là những người tiên phong trong việc thúc đẩy công nghệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời mới này .
Ubiquitous Energy
Ubiquitous Energy, hợp tác với nhà sản xuất kính hàng đầu NSG Group, đang phát triển công nghệ ClearView Power độc đáo của Ubiquitous để tích hợp các tấm pin mặt trời trong suốt vào cửa sổ kính kiến trúc. Lớp phủ năng lượng mặt trời trong suốt của ClearView Power có thể được áp dụng trực tiếp vào các cửa sổ của tòa nhà tại thời điểm quy trình sản xuất kính thông thường.
Công nghệ này cũng nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của các tòa nhà thông qua việc ngăn chặn sức nóng mặt trời bằng tia hồng ngoại. Khi kết hợp với việc tạo ra năng lượng mặt trời thông qua các tấm pin mặt trời rõ ràng, nó có thể dẫn đến các tòa nhà không có năng lượng ròng. Công ty đã thông báo rằng các tế bào năng lượng mặt trời trong suốt của ClearView Power đã đạt hiệu suất chuyển đổi điện là 9,8%.
Physee
Physee là một nhà sản xuất Châu Âu đã giới thiệu một sản phẩm tiên tiến có tên là PowerWindow. Trên thực tế, nó là bảng điều khiển năng lượng mặt trời trong suốt duy nhất hiện được lắp đặt trên thế giới hiện nay (có diện tích 300 mét vuông trong một tòa nhà ngân hàng Hà Lan).
Physee’s PowerWindow sử dụng các tấm pin mặt trời nhỏ được lắp dọc theo các cạnh cửa sổ để tạo ra năng lượng. Mặc dù các cửa sổ năng lượng mặt trời này chưa thể trở thành nguồn điện độc lập cho các tòa nhà, nhưng công ty tự tin về những cải tiến nhanh chóng về quy mô và hiệu quả của các tấm pin trong suốt của mình.
PowerWindows đóng vai trò là khối xây dựng cho “ SmartSkin ”, loại kính quang điện trong suốt mà công ty đang quảng bá là “mặt tiền bằng kính chống lại tương lai cho các tòa nhà bền vững thế hệ tiếp theo”. SmartSkin có thể hoạt động độc lập để cảm nhận, cung cấp năng lượng và điều hòa khí hậu bên trong tòa nhà bằng cách sử dụng các hệ thống thông minh.
Tương lai của công nghệ năng lượng mặt trời trong suốt
Tiềm năng tạo ra năng lượng tái tạo, sạch từ mặt trời là rất lớn với các tấm pin mặt trời trong suốt, xem xét số lượng các tòa nhà chọc trời và các tòa nhà đã tồn tại hoặc đang được xây dựng với một lượng lớn bề mặt kính.
Theo Richard Lunt, Phó Giáo sư Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu được ưu ái của Johansen Crosby tại MSU, các tế bào năng lượng mặt trời có độ trong suốt cao đại diện cho “ làn sóng của tương lai ” cho các công nghệ tấm pin năng lượng mặt trời mới.
Lunt nói rằng những tấm pin mặt trời rõ ràng này có tiềm năng sản xuất điện tương tự như năng lượng mặt trời trên mái nhà, cùng với các ứng dụng bổ sung để cải thiện hiệu quả của các tòa nhà, ô tô và thiết bị di động. Lunt và nhóm của ông ước tính rằng chỉ riêng Hoa Kỳ có khoảng 5 đến 7 tỷ mét vuông bề mặt kính hiện nay. (Chỉ trong 10 năm qua , có tới 682 triệu bộ vuông diện tích văn phòng đã được thêm vào ở Mỹ).
Với nhiều bề mặt kính được bao phủ, công nghệ tấm pin mặt trời trong suốt có tiềm năng đáp ứng khoảng 40% nhu cầu năng lượng hàng năm của đất nước. Tiềm năng này gần giống như tiềm năng của năng lượng mặt trời trên mái nhà. Khi cả hai công nghệ này được triển khai một cách đáng khen ngợi, nó có thể giúp đáp ứng gần 100% nhu cầu điện của Hoa Kỳ nếu chúng ta cũng cải thiện khả năng lưu trữ năng lượng.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên cung cấp thiết bị và thi công lắp điện năng lượng mặt trời. Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn châu Âu, thiết bị đạt chứng nhận: CE, VDE, TÜV SÜD, CSA…Sản phẩm nhập khẩu chính hãng, có xuất xứ hàng hóa (CO) và chứng nhận chất lượng hàng hóa (CQ). Hệ thống do chúng tôi cung cấp và thi công lắp đặt cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội
