Cửa sổ năng lượng mặt trời “lai” này, được phát triển bởi nhóm nghiên cứu do Giáo sư, Tiến sĩ Jun Yong-seok tại Khoa kỹ thuật năng lượng tích hợp thuộc Đại học Hàn Quốc, chủ trì, hợp tác với Đại học hàng không vũ trụ Hàn Quốc và Viện khoa học công nghệ Hàn Quốc (KIST).
Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ tiên tiến này có thể mở rộng đáng kể vai trò của cửa sổ trong các tòa nhà tiết kiệm năng lượng. Nó cũng có thể giúp khắc phục những hạn chế bấy lâu nay của tấm pin quang điện (PV) trong suốt.
Cửa sổ năng lượng mặt trời duy trì độ trong suốt cao, đồng thời cung cấp sản lượng điện ổn định, bất kể thời gian hay điều kiện thời tiết. Nó có thể tạo ra điện 24 giờ một ngày, bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời vào ban ngày và ánh sáng đèn trong nhà vào ban đêm.
Không giống như các tấm pin mặt trời trong suốt thông thường, thường giảm hiệu suất để có độ trong suốt cao hơn, hoặc làm biến sắc ánh sáng chiếu vào, hệ thống mới này vẫn giữ được cả độ trong suốt và độ chính xác màu sắc.
Các nhà khoa học cho biết, các tấm pin mặt trời màng mỏng thường làm biến dạng màu sắc của ánh sáng trong quá trình hấp thụ, tạo ra những hạn chế cho việc ứng dụng chúng làm hệ thống quang điện tích hợp vào tòa nhà (BIPV).
Trong khi đó, công nghệ tiên tiến này dựa trên cấu trúc kết hợp gương phản xạ Bragg phân tán (DBR) với tấm pin silicon hai mặt. Gương phản xạ quang học sẽ chọn lọc, chuyển hướng ánh sáng cận hồng ngoại vô hình về phía tấm pin mặt trời trong khi cho phép hầu hết ánh sáng nhìn thấy được đi qua.
Kết quả là công nghệ này có thể duy trì độ trong suốt cao và vẫn trung tính về mặt thị giác trong khi chuyển đổi năng lượng từ các bước sóng thường bị lãng phí. Phương pháp này giải quyết một thách thức quan trọng trong hệ thống quang điện trong suốt bằng cách cân bằng hiệu suất và khả năng sử dụng.
Đối với dự án này, nhóm nghiên cứu đã tận dụng đặc tính của pin mặt trời hai mặt và triển khai hệ thống phát điện liên tục 24/7. Hệ thống này thu ánh sáng mặt trời vào ban ngày và ánh sáng trong nhà từ đèn LED và đèn huỳnh quang vào ban đêm.
Trái ngược với các công nghệ hiện có, phương pháp mới này cung cấp nguồn điện ổn định bất kể thay đổi về thời gian hay thời tiết. Nhóm nghiên cứu ghi nhận tấm pin này duy trì độ truyền ánh sáng nhìn thấy được ở mức 75,6%, đồng thời cung cấp độ sáng tương đương cửa sổ thông thường.
Bên cạnh đó, chỉ số hoàn màu (CRI), thước đo định lượng cho biết độ chính xác của việc tái tạo màu sắc ánh sáng qua cửa sổ, đạt 93,8%. Điều này giải quyết hiệu quả vấn đề biến dạng màu sắc vốn là điểm yếu của các tấm pin mặt trời trong suốt trước đây.
Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp đề xuất có thể là giải pháp thay thế mới để tạo ra cửa sổ BIPV (cửa sổ tích hợp pin mặt trời) có độ trong suốt cao, khả năng hoàn màu vượt trội và khả năng phát điện mạnh mẽ cùng một lúc. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Joule.
