Tối đa hóa hấp thụ năng lượng

Solar panel: tấm pin NLMT, solar cell: pin NLMT, các cell ghép lại tạo thành tấm pin NLMT

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách làm cho các cell năng lượng mặt trời (NLMT) có thể dõi theo liên tục mà không bị gián đoạn bởi sự thay đổi hướng thường xuyên của mặt trời, giúp tăng 40% công suất.

Hầu hết các tấm pin NLMT trên thế giới đều được lắp đặt trên mái nhà dốc, với độ nghiêng của tấm pin là cố định, vì thế các thiết bị này đã bỏ qua phần lớn năng lượng mỗi ngày. Nay các nhà nghiên cứu đã cho thấy khi cắt tấm pin NLMT theo nghệ thuật cắt giấy kirigami (là một biến thể của nghệ thuật gấp giấy origami, Nhật Bản) tạo thành nhiều dãy, cho phép tất cả các cell dõi theo góc chiếu của ánh mặt trời mà không cần quay cả tấm pin. Điều này dẫn đến kết quả điện mặt trời được tạo ra nhiều hơn đáng kể từ 20% đến 40% lượng điện hàng năm so với các hệ thống không có thiết bị định vị mặt trời.

Như hình động bên dưới, ứng dụng nghệ thuật kirigami tạo ra các dãy cell. Đẩy hai đầu tấm pin NLMT theo hai hướng ngược chiều, sẽ tạo được góc nghiêng cho các cell như mong muốn. Điều quan trọng của cơ cấu biến hình này là các dãy cell không tạo bóng đổ vào các dãy cell khác, Max Shtein nói, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ sư tại Đại học Michigan.

Dựa theo nghệ thuật kirigami giúp cho tấm pin NLMT có thể tạo nhiều điện hơn trong khi sử dụng cùng một tiết diện vật liệu bán dẫn, nguyên lý hoạt động cũng gần giống như hệ thống định vị mặt trời. Hiện nay, trên thế giới các hệ thống pin có định vị mặt trời lại ít được sử dụng, do tính phức tạp và chi phí cao. Và chúng hoạt động bằng cách nghiêng toàn bộ tấm pin. Hệ thống này sẽ không hiệu quả khi đặt trên mái dốc, có đến hơn 80% hệ thống được lắp đặt như thế trên thế giới.

Một giả thuyết đưa ra: các cell được làm bằng gallium arsenide sẽ có đặc tính dẽo, tuy nhiên đây chỉ mới là ý tưởng. Để phát triển thành công nghệ thiết thực có thể thương mại được thì đòi hỏi phải tốn thêm nhiều công sức. Các nhà nghiên cứu cần đưa ra giải pháp để có thể bảo vệ cấu trúc mới này (các dãy cell) khỏi sự tác động của thời tiết, thiết bị cơ khí hỗ trợ, và thêm động cơ để có thể đẩy hai đầu của tấm pin NLMT làm biến dạng các dãy cell vào các thời điểm khác nhau trong ngày, Max Shtein nói. Ông nói rằng, phương pháp này là thích hợp cho vật liệu mỏng, dẽo, về nguyên tắc thì có thể ứng dụng với “bất kỳ loại cell nào”.