Vật liệu biến các tấm kính trong suốt thành pin mặt trời

Ubiquitous Energy mô tả công nghệ của mình là lớp phủ thủy tinh quang điện trong suốt duy nhất giúp cho cửa kính không khác gì với các cửa sổ truyền thống.

Bất kỳ bề mặt nào cũng có thể trở thành tấm pin mặt trời

Với các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Bang Michigan (MSU), những người đã thiết kế ra một tấm pin mặt trời trong suốt bằng cách cho phép phổ ánh sáng nhìn thấy đi qua và chỉ hấp thụ ánh sáng tia cực tím và cận hồng ngoại để chuyển đổi thành điện năng.

Các tấm pin mặt trời tiêu chuẩn trông có màu đen vì chúng hấp thụ toàn bộ quang phổ ánh sáng và do vẻ ngoài của chúng, việc triển khai chúng thường bị giới hạn ở mái nhà, tường và các trang trại năng lượng mặt trời lớn ở nông thôn.

Với lớp phủ của Ubiquitous Energy, được gọi là UE Power, có khả năng bất kỳ bề mặt nào cũng có thể được biến thành các tấm quang điện.

Công ty cho biết: “Sứ mệnh của dự án này là biến tất cả những bề mặt hàng ngày xung quanh chúng ta thành những máy phát năng lượng tái tạo. Cửa sổ kính là nơi chúng ta tập trung đầu tiên, nhưng xa hơn thế, hãy nghĩ về xe cộ, phương tiện giao thông nói chung, thiết bị điện tử gia dụng cầm tay, canh tác bền vững như nhà kính – tất cả đều là những thứ đều có thể tạo ra điện năng. Tại sao không cải thiện chúng để chúng thực sự có thể tự tạo ra năng lượng tái tạo mà không cần thay đổi diện mạo của chúng?”.

Với mô hình của công ty cho thấy rằng với việc áp dụng rộng rãi công nghệ trong 30 năm tới, lớp phủ đạt tiêu chuẩn như các lớp phủ có độ phát xạ thấp (hoặc E thấp) trên cửa sổ hiện nay, có thể giảm thiểu 10% lượng khí thải CO2 trên toàn cầu.

Tất cả các thành phần hoàn toàn trong suốt

Cửa sổ năng lượng mặt trời hoạt động theo cách tương tự như bất kỳ bảng điều khiển năng lượng mặt trời nào khác. Nó chứa các tế bào bằng vật liệu bán dẫn tạo ra điện tích khi phản ứng với ánh sáng mặt trời.

Hệ thống dây điện ẩn trong các khung cửa sổ kết nối nó với hệ thống quản lý năng lượng của tòa nhà để chuyển nguồn điện đến nơi cần thiết trong tòa nhà hoặc để lưu trữ trong pin.

Sự đổi mới là tất cả các vật liệu đều trong suốt đối với mắt người, bao gồm cả các hợp chất bán dẫn, ở dạng thuốc nhuộm hấp thụ ánh sáng.

Lớp phủ dày khoảng 1 micromet, hoặc mỏng hơn tóc người khoảng 80 đến 100 lần – nó được làm bằng vật liệu nano, tương tự như vật liệu được sử dụng trong công nghệ màn hình.

Các lớp bán dẫn được lắng đọng trên kính bằng phương pháp lắng đọng hơi vật lý chân không (PVD) – một quy trình phủ tiêu chuẩn sử dụng trong ngành công nghiệp cửa sổ – và Ubiquitous Energy có kế hoạch cấp phép công nghệ của mình cho các nhà sản xuất kính hiện tại để họ có thể kết hợp nó vào các sản phẩm của mình.

Tấm trong suốt chỉ hiệu quả bằng một nửa

Ubiquitous Energy ước tính các cửa sổ sẽ cung cấp khoảng 30% nhu cầu điện của một tòa nhà, tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí địa lý, độ cao và độ che phủ của cây cối, và hãy tưởng tượng chúng được sử dụng cùng với các tấm pin mặt trời trên mái nhà để giảm sự phụ thuộc của tòa nhà vào lưới điện truyền thống.

Bởi vì một số ánh sáng được phép đi qua, tấm pin mặt trời trong suốt chỉ có hiệu suất bằng một nửa tấm pin mặt trời trên mái thông thường có cùng kích thước. Nhưng công ty tuyên bố quy mô triển khai tiềm năng của vật liệu này sẽ bù đắp cho sự mất hiệu quả.

Hardev cho biết: “Một vài năm trước, công ty đã báo cáo hiệu suất cao nhất từ ​​trước đến nay cho một thiết bị năng lượng mặt trời trong suốt, với hiệu suất gần 10%. Mặc dù ngày nay có những lựa chọn hiệu quả đến 20%, nhưng loại vật liệu mới này có thể đặt ở những nơi không thể đặt các tấm pin mặt trời truyền thống”.

Về mặt lý thuyết, các thành phố có thể sản xuất một lượng đáng kể điện mặt trời tại địa phương mà không cần thay đổi diện mạo, giảm nhu cầu về đất cho các nhà máy điện mặt trời khổng lồ.

Nhà máy đầu tiên mở cửa vào năm 2024

Ứng dụng theo những cách khác, lớp phủ có thể được sử dụng để sản xuất điện thoại di động không cần sạc lại, ô tô tiết kiệm năng lượng hơn và nhà kính tự cung cấp năng lượng.

Công ty cho biết: Đầu tiên chúng tôi bắt đầu với cửa sổ, vì chúng tôi nghĩ rằng đó là khu vực sẽ có tác động tổng thể lớn nhất. Theo thống kê rằng gần 40% tổng lượng khí thải CO2 toàn cầu liên quan đến năng lượng đến từ các tòa nhà.

Ubiquitous Energy đã hoàn thành một số dự án trình diễn, bao gồm tại Đại học bang Michigan và tại cộng đồng căn hộ Boulder Commons ở Colorado.

Công ty có kế hoạch mở các nhà máy đầu tiên sản xuất cửa sổ năng lượng mặt trời khổ lớn vào năm 2024. Họ cũng hy vọng sẽ phát triển các mối quan hệ đối tác tới các công ty thiết kế, sản xuất của sổ kính.

Các giải pháp thẩm mỹ trước đây cho vấn đề tấm pin mặt trời xâm nhập đến từ nhà thiết kế Marjan van Aubel, người đã tạo ra các cửa sổ trần đầy màu sắc gợi nhớ đến kính màu và Tesla, công ty đã phát hành ngói Solar Roof ngụy trang.