Thiết bị vừa hấp thu ánh sáng Mặt Trời để tạo điện, vừa bắn thẳng nhiệt thừa ra ngoài vũ trụ

Trái Đất nóng dần lên, ta bật điều hòa. Điều hòa chạy càng nhiều, bầu khí quyển Trái Đất lại bị ảnh hưởng, rồi lại nóng lên. Nóng quá, ta lại tìm tới cái điều hòa. Tưởng như không có cách nào thoát ra được vòng luẩn quẩn ấy, thì các nhà khoa học từ Mỹ và Trung Quốc đã tìm ra một cách thức đối phó … trên trời.

Họ phát minh ra một công nghệ tấm pin năng lượng Mặt Trời mới, không chỉ hấp thụ ánh sáng rồi biến nó thành điện, mà còn bắn thẳng lượng nhiệt thừa ra ngoài vũ trụ.

Thiết bị hấp thụ ánh sáng mặt trời.

"Chúng tôi cùng nhau xây nên thiết bị đầu tiên, mong muốn một ngày nào đó nó sẽ vừa tạo ra năng lượng lại vừa tiết kiệm được năng lượng, cùng một chỗ, cùng một thời điểm, bằng cách điều khiển hai đặc tính rất riêng của ánh sáng", giáo sư Shanhui Fan, kĩ sư điện và tác giả của nghiên cứu mới phát biểu.

Cách thức "bắn nhiệt ra ngoài Vũ trụ" mà nhà nghiên cứu Fan đang nói tới có tên là "làm mát bức xạ - radiative cooling": một vật thể - bất kì vật thể nào, từ cơ thể người cho tới tòa nhà bạn đang ở - đều tỏa ra nhiệt dưới dạng ánh sáng hồng ngoại. Khi vật thể tỏa nhiệt, nó sẽ mất nhiệt bởi hiện tượng bức xạ nhiệt. Tầng khí quyển giữ một phần nhiệt lại khiến cho Trái Đất nóng lên.

"Hãy tưởng tượng tầng khí quyển là một tấm chăn dày phủ lấy Trái Đất", giáo sư Zhen Chen nói với Fast Company. "Tấm chăn ngăn nhiệt thoát ra ngoài Vũ trụ lạnh ngắt một cách dễ dàng. Nhưng trên bề mặt chăn có nhiều lỗ nhỏ, bạn cứ tưởng tượng thế cho dễ, cho phép nhiệt thoát ra ngoài Vũ trụ".

Các nhà khoa học thử nghiệm công nghệ pin Mặt trời mới.

Thiết bị thử nghiệm mới tìm cách kết hợp thiết bị làm mát bức xạ với một tấm pin năng lượng Mặt Trời thông thường, tạo ra một thứ công nghệ lai vừa có thể hấp thu nhiệt, vừa tỏa được nhiệt ra môi trường. Tấm pin có kích cỡ tương đương một cái đĩa CD, nằm trên một thiết bị làm mát bức xạ hình trụ làm từ silicon nitride, silicon, nhiều lớp nhôm đặt trong một môi trường chân không kín.

Mục đích của thiết bị: tấm pin Mặt Trời không hấp thụ được ánh sáng hồng ngoại, nên khi nó lọt qua tấm pin, thiết bị làm mát bức xạ có thể đưa nó ngược lên vũ trụ, lọt qua những "cái lỗ trên tấm chăn" vừa nhắc đến ở trên.

Qua thử nghiệm, các nhà khoa học chứng minh được rằng thiết bị hoạt động được.

Ánh sáng xuyên qua tấm pin năng lượng Mặt Trời xuống thiết bị làm mát bức xạ. Thiết bị sẽ đẩy ngược ánh sáng hồng ngoại lên vũ trụ.

"Thành công của chúng tôi cho thấy nhiệt tích tụ tại phần dưới, xuyên qua phần trên và bắn lên vũ trụ", giáo sư Chen nói. Thành công này mới là bước đầu, phải cần nhiều thử nghiệm nữa trước khi ta có thể lắp thiết bị này trên mái nhà. Đơn cử về vấn đề đầu tiên: Lượng điện thiết bị sản xuất ra vẫn còn hạn chế. Một tấm pin Mặt Trời có mục đích là để tạo điện mà còn không làm nổi, thì rõ là chưa thể áp dụng vào thực tiễn.

Nhưng khi vượt qua trở ngại đó, ta sẽ có công nghệ pin Mặt Trời hiệu quả hoàn toàn mới.

"Ta vẫn biết rõ rằng Mặt Trời là nguồn nhiệt tự nhiên hoàn hảo, được tự nhiên ban tặng cho con người", giáo sư Chen nhận định. "Nhưng ta không nhận ra rằng tự nhiên cũng tặng cho nhân loại một nơi tuyệt vời để thải nhiệt ra, đó là Vũ trụ".

Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí khoa học Joule.