Tương lai của công nghệ điện mặt trời

Mặt trời liên tục truyền hàng nghìn tỷ watt năng lượng cho Trái đất và sẽ còn như vậy trong hàng tỷ năm nữa. Tuy nhiên, chúng ta mới chỉ bắt đầu khai thác được một phần nguồn năng lượng tái tạo dồi dào đó với chi phí hợp lý.

Hấp thụ ánh nắng mặt trời bằng công nghệ của trí tuệ nhân tạo

Chất hấp thụ năng lượng mặt trời là một vật liệu được sử dụng để chuyển đổi năng lượng này thành nhiệt hoặc điện. Maria K. Chan, nhà khoa học Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne vận hành dưới sự quản lý của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), phát triển một phương pháp học máy móc để sàng lọc hàng nghìn hợp chất làm chất hấp thụ năng lượng mặt trời.

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Các phương pháp máy học đang được phát triển tại Argonne để thúc đẩy nghiên cứu năng lượng mặt trời với perovskite.

Đồng tác giả của Chan trong dự án này là Arun Mannodi-Kanakkithodi, nhà khoa học hiện là trợ lý giáo sư tại Đại học Purdue. Chan cho biết: “Theo một nghiên cứu gần đây của DOE, đến năm 2035, năng lượng mặt trời có thể cung cấp cho 40% lượng điện của quốc gia. Và nó có thể giúp khử carbon trong lưới điện đồng thời cung cấp nhiều việc làm mới”.

Chan và Mannodi-Kanakkithodi đang đặt cược máy học sẽ đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực hiện thực hóa mục tiêu cao cả đó. Một dạng trí tuệ nhân tạo (AI), máy học sử dụng sự kết hợp của các tập dữ liệu lớn và thuật toán để bắt chước cách con người học. Nó học hỏi từ đào tạo với dữ liệu mẫu và kinh nghiệm trong quá khứ để đưa ra dự đoán tốt hơn bao giờ hết.

Vào thời của nhà phát minh Thomas Edison, cộng đồng khoa học thế giới đã khám phá những vật liệu mới bằng quá trình thử nghiệm và sai lầm đầy gian khổ với nhiều ứng viên khác nhau cho đến khi một vật liệu hoạt động. Trong vài thập kỷ qua, giới khoa học cũng dựa vào các phép tính tốn nhiều công sức đòi hỏi hàng nghìn giờ để dự đoán những đặc tính của vật liệu. Giờ đây, họ có thể tắt cả hai quy trình khám phá bằng cách sử dụng máy học.

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Nghiên cứu hệ thống năng lượng để giúp nó có thể thu nhận năng lượng mặt trời, lưu trữ đến 18 năm và giải phóng nó bất cứ khi nào và ở đâu khi cần thiết.

Hiện tại, chất hấp thụ chính trong pin mặt trời là silicon hoặc cadmium telluride. Những chất như vậy ngày nay đã trở nên phổ biến. Nhưng chúng vẫn còn khá đắt cũng như tốn nhiều năng lượng để sản xuất. Một nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp học máy của họ để đánh giá mọi đặc tính năng lượng mặt trời của một loại vật liệu được gọi là perovskite halogenua.

Trong thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học cố gắng nghiên cứu perovskite vì hiệu quả đáng kể của chúng trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Họ cũng đưa ra triển vọng về chi phí và năng lượng đầu vào thấp hơn nhiều cho việc chuẩn bị nguyên liệu và xây dựng vật chất.

Chan giải thích: “Không giống như silicon hoặc cadimi, mọi biến thể có thể có của halogenua kết hợp với perovskite là không giới hạn. Do đó, nhu cầu cấp thiết là phát triển phương pháp có thể thu hẹp các ứng viên triển vọng xuống một con số có thể quản lý được. Vì vậy, máy học được đánh giá là một công cụ hoàn hảo”.

Nhóm nghiên cứu đã đào tạo phương pháp của họ với dữ liệu cho vài trăm chế phẩm perovskite halogenua, sau đó áp dụng nó cho hơn 18.000 chế phẩm làm trường hợp thử nghiệm. Phương pháp đã đánh giá các chế phẩm này về một số đặc tính chính như tính ổn định, khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời, cấu trúc không dễ bị vỡ do khuyết tật...

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt mặt trời phân tử là một hệ thống năng lượng khép kín dựa trên phân tử carbon, hydro và nitơ được thiết kế đặc biệt.

Các tính toán phù hợp tốt với dữ liệu liên quan trong tài liệu khoa học. Ngoài ra, những phát hiện giúp giảm số lượng những sáng tạo đáng được nghiên cứu thêm xuống còn khoảng 400. Chan bình luận: “Danh sách ứng viên của chúng tôi có những hợp chất đã được nghiên cứu, những hợp chất chưa ai từng nghiên cứu, và thậm chí cả những hợp chất không nằm trong số 18.000 ban đầu. Vì vậy, chúng tôi rất phấn khởi về điều đó”. Bước tiếp theo sẽ là kiểm tra những dự đoán bằng cách sử dụng hàng loạt thí nghiệm.

Kịch bản lý tưởng sẽ là sử dụng một phòng thí nghiệm khám phá tự trị, chẳng hạn như Polybot tại Trung tâm Vật liệu nano (CNM) của Argonne - một cơ sở của Văn phòng Khoa học DOE. Polybot kết hợp sức mạnh của robot với AI phục vụ mục đích thúc đẩy khám phá khoa học mà không cần hoặc không có sự can thiệp của con người.

Bằng cách sử dụng thử nghiệm tự động để tổng hợp, mô tả đặc điểm và kiểm tra những gì tốt nhất trong số vài trăm ứng viên chính của họ, Chan và nhóm nhà khoa học dự đoán trong tương lai họ cũng có thể cải thiện phương pháp học máy hiện tại. Chan nhận định: “Chúng ta đang thực sự ở trong một kỷ nguyên mới của việc áp dụng AI và tính toán hiệu suất cao vào việc khám phá vật liệu. Bên cạnh pin mặt trời, phương pháp thiết kế của chúng tôi có thể áp dụng cho đèn LED cũng như cảm biến hồng ngoại”.

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Maria K. Chan, nhà khoa học Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE).

Chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng theo yêu cầu

Một nhóm nhà nghiên cứu đằng sau một hệ thống năng lượng giúp nó có thể thu năng lượng mặt trời, lưu trữ nó trong 18 năm và giải phóng nó khi nào và ở đâu cần thiết hiện đã đưa hệ thống này tiến thêm một bước nữa. Sau khi chứng minh được cách năng lượng có thể được chiết xuất dưới dạng nhiệt, giờ đây nhóm nhà nghiên cứu đã thành công trong việc đưa hệ thống sản xuất điện bằng cách kết nối nó với một máy phát nhiệt điện. Cuối cùng, nghiên cứu - được phát triển tại Đại học Công nghệ Chalmers (Thụy Điển) - có thể dẫn đến việc thiết bị điện tử tự sạc sử dụng năng lượng mặt trời được lưu trữ theo yêu cầu.

KasperMoth-Poulsen, trưởng nhóm nghiên cứu và giáo sư Khoa Hóa học và Kỹ thuật Hóa học tại Chalmers, cho biết: “Đây là một cách hoàn toàn mới nhằm tạo ra điện từ năng lượng mặt trời. Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện bất kể thời tiết, thời gian trong ngày, mùa hoặc vị trí địa lý. Đây là hệ thống khép kín có thể hoạt động mà không phát thải khí carbon gây ô nhiễm môi trường”.

Công nghệ mới dựa trên hệ thống năng lượng mặt trời MOST - hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời phân tử - được phát triển tại Đại học Công nghệ Chalmers. Rất đơn giản, công nghệ này dựa trên một phân tử được thiết kế đặc biệt, có thể thay đổi hình dạng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Nhà nghiên cứu làm việc trong phòng thí nghiệm Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển.

Thành quả nghiên cứu nhanh chóng thu hút sự quan tâm lớn trên toàn thế giới khi được trình bày ở các giai đoạn trước đó. Nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Cell Reports Physical Science và được thực hiện với sự hợp tác của nhóm nhà nghiên cứu ở Thượng Hải (Trung Quốc), cho phép đưa hệ thống năng lượng mặt trời tiến thêm một bước, trình bày chi tiết cách nó có thể kết hợp với một máy phát nhiệt điện nhỏ gọn phục vụ yêu cầu chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng.

Nhóm nhà nghiên cứu Thụy Điển đã gửi phân tử được thiết kế đặc biệt của họ, chứa đầy năng lượng mặt trời, cho đồng nghiệp Tao Li và Zhiyu Hu tại Đại học Giao thông Thượng Hải, nơi năng lượng được giải phóng và chuyển đổi thành điện năng bằng cách sử dụng máy phát điện mà họ phát triển ở đó.

Về cơ bản, ánh nắng mặt trời của Thụy Điển đã được chuyển đổi thành điện năng ở Trung Quốc. Nhà nghiên cứu Zhihang Wang, Đại học Công nghệ Chalmers, bình luận: “Máy phát điện là một con chip siêu mỏng có thể được tích hợp vào thiết bị điện tử như tai nghe, đồng hồ thông minh và điện thoại. Cho đến nay, chúng tôi mới chỉ tạo ra một lượng điện nhỏ, nhưng kết quả mới cho thấy khái niệm này thực sự hoạt động”.

Nghiên cứu có tiềm năng to lớn phục vụ sản xuất năng lượng tái tạo và không phát thải CO2. Nhưng hiện nay vẫn còn rất nhiều nghiên cứu đang diễn ra và phát triển trước khi chúng ta có thể sạc mọi thiết bị công nghệ của mình hoặc sưởi ấm ngôi nhà của chính chúng ta bằng năng lượng mặt trời dự trữ của hệ thống.

Kasper Moth-Poulsen nhận định:  “Cùng với nhiều nhóm nhà khoa học khác nhau trong dự án, chúng tôi hiện đang hợp tác nghiên cứu để hợp lý hóa hệ thống. Lượng điện hoặc nhiệt mà nó có thể khai thác cần phải được tăng lên. 

Tương lai của công nghệ điện mặt trời -0
Phòng thí nghiệm Argonne nhìn từ trên cao.

MOST có thể được hiểu là một hệ thống năng lượng khép kín dựa trên phân tử carbon, hydro và nitơ được thiết kế đặc biệt, khi bị ánh sáng mặt trời chiếu vào sẽ thay đổi hình dạng thành một đồng phân giàu năng lượng - phân tử được tạo thành từ các nguyên tử giống nhau nhưng sắp xếp với nhau theo một cách khác. Đồng phân sau đó có thể được lưu trữ ở dạng lỏng để sử dụng sau này khi cần thiết - chẳng hạn như vào ban đêm hoặc vào mùa đông. Nhóm nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh thành công hệ thống này đến mức có thể lưu trữ năng lượng lên đến… 18 năm.

Một chất xúc tác được thiết kế đặc biệt giải phóng năng lượng tiết kiệm được dưới dạng nhiệt, đồng thời đưa phân tử trở lại hình dạng ban đầu, vì vậy nó có thể được tái sử dụng trong hệ thống sưởi ấm. Giờ đây, kết hợp với máy phát nhiệt điện mỏng micromet, hệ thống năng lượng cũng có thể tạo ra điện để đặt hàng.

Duy Minh (Tổng hợp)

Các tin khác

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Hệ thống quan trắc môi trường tự động là trụ cột quan trọng của quản trị môi trường, cung cấp dữ liệu phục vụ giám sát và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên liên tiếp thời gian qua, nhiều vụ việc dữ liệu quan trắc môi trường bị can thiệp, thao túng, không chỉ đặt ra trách nhiệm của các bộ, ngành, cá nhân có liên quan, mà còn đặt ra câu hỏi về doanh nghiệp được hưởng lợi, cơ chế quản lý dữ liệu và khả năng truy đến cùng chuỗi hành vi nếu có sự móc nối giữa các bên.

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Từng hai lần lĩnh án tù, Nguyễn Văn Dũng tiếp tục xuất hiện trong các phim ngắn với vai “đại ca” giang hồ. Trong vụ án liên quan kênh YouTube “Đời TV”, lời khai của những người tham gia cho thấy Dũng được mời đóng phim vì có lượng người theo dõi, có thể giúp kênh tăng lượt xem.

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Là một trong những nơi tập trung nhiều khu, cụm công nghiệp ở phía Nam, thu hút hàng triệu người từ khắp nơi đổ về làm công nhân và lao động tự do nên TP Đồng Nai luôn là địa bàn mà các đối tượng tội phạm, đặc biệt là trộm cắp, cướp giật chọn làm nơi gây án. Đối tượng mà chúng nhắm đến thường là công nhân. Không để tình trạng này tiếp diễn, Ban Giám đốc Công an TP Đồng Nai đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát hình sự và Công an các xã, phường tăng cường nắm tình hình địa bàn, phối hợp tuần tra khép kín để kịp thời đấu tranh, triệt phá.

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Công ty khởi nghiệp của Đức SWARM Biotactics chế tạo côn trùng lai máy móc phục vụ mục đích quốc phòng - nhưng đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học gắn camera lên những loài côn trùng. Các nhà nghiên cứu điều khiển côn trùng bằng cách gửi xung điện đến râu của chúng, khuyến khích gián di chuyển. Nếu thành công, các đàn robot này có thể được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ như trinh sát hoặc tìm kiếm cứu nạn.

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Thời gian vừa qua, trong khu vực cấm, hạn chế bay ở sân bay Tân Sơn Nhất, TP Hồ Chí Minh liên tục xuất hiện UAV hoạt động. Tình trạng này không những gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn của những chuyến bay ở cả hai chiều cất, hạ cánh; mà còn khiến nhiều chuyến bay phải tạm dừng nhiều giờ liền, nhiều chuyến phải hạ cánh gấp hoặc di chuyển đến sân bay khác để dừng chờ; gây thiệt hại hàng chục, thậm chí hàng trăm tỷ đồng cho nhiều loại chi phí.

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Một khối băng và đá trên dãy Langtang bất ngờ sụp xuống, kéo theo lũ bùn đá tràn qua biên giới Trung Quốc và Nepal, phá hủy cửa khẩu, đường sá, nhà máy điện và nhiều khu dân cư. Nhưng Rasuwa không chỉ là câu chuyện về một thiên tai dữ dội, nó cảnh báo một thực tế rất đáng lo ngại. Himalaya,“mái nhà thế giới” và nguồn nước của phần lớn châu Á, đang biến đổi nhanh trong khi hạ tầng và các hành lang kết nối ngày càng tiến sâu vào những vùng núi dễ tổn thương. Khi băng, đá, nước và địa hình cùng mất ổn định, một biến cố trên sườn núi có thể nhanh chóng trở thành khủng hoảng xuyên biên giới.

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Bắc Ninh đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can đối với 5 đối tượng vì có hành vi lừa dối khách hàng. Các đối tượng trên là chủ cơ sở, “bác sĩ”, “khách hàng” của Spa Sigma và Spa “Royal Luxury” ở tỉnh Bắc Ninh với những thủ đoạn lừa dối khách hàng hết sức bài bản, tinh vi.

Thiếu tướng Trịnh Xuân Thu luôn hướng về quê hương bằng những việc làm ý nghĩa để tri ân Mẹ Việt Nam anh hùng và các anh hùng, liệt sĩ.

Công an tỉnh Thanh Hóa phát huy truyền thống anh hùng

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Thanh Hóa là một trong những địa bàn trọng điểm bị không quân, hải quân Mỹ đánh phá ác liệt. Hàm Rồng, Nam Ngạn, Phà Ghép, Đò Lèn, Đồi Nhơm... trở thành những “tọa độ lửa” trên tuyến chi viện chiến lược. Mỗi cây cầu, bến phà, cung đường nơi đây đều ghi dấu những trận đánh khốc liệt và sự hy sinh của quân, dân Thanh Hóa để giữ vững mạch giao thông ra tiền tuyến.

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

Bỏ học từ lớp 4, lang thang ở ga Nam Định rồi trượt dài từ trộm cắp, cướp tài sản đến ma túy, Nguyễn Văn Thùy dành hơn 20 năm cuộc đời để... đi tù. Khi trở về, những tưởng đã "rẽ lối" thành công sang lĩnh vực truyền thông với hình ảnh “Tế Điên” trên mạng xã hội, kể chuyện tù tội và khuyên giới trẻ hoàn lương, nhưng, như một diễn viên quen "ăn đèn" sân khấu, “Tế Điên" một lần nữa vướng vòng lao lý cũng chính bởi những phát ngôn thiếu kiểm soát của mình.

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Mỹ đã tham gia công ước cấm vũ khí sinh học, nhưng Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lại bí mật phát triển một loại vũ khí ám sát bí mật: "khẩu súng gây đau tim". Sự thật khí tài này vừa được tạp chí trực tuyến Cơ khí phổ thông (PMC) Mỹ lật lại trong số ra trung tuần tháng 8/2026.

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

Một số công nghệ đột phá vẫn mang lại cảm giác như thể chúng được hiện thực hóa từ truyện hư cấu, ngay cả khi chúng đã xuất hiện được một thời gian. Đó là bởi vì chúng ta học cách áp dụng chúng vào cuộc sống hàng ngày thông qua các ứng dụng và thiết bị mà chúng hỗ trợ, nhưng chúng ta lại không bao giờ dành thời gian để tìm hiểu điều gì làm cho những công nghệ này hoạt động.

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

Bên dưới bề nổi của cuộc thương chiến vi chip bán dẫn đang nổi bật trên các trang báo quốc tế là một cuộc chiến ngầm khốc liệt hơn gấp bội: Cuộc đua áp đặt thể chế, giành quyền định đoạt trật tự số toàn cầu. Xem ra, quyền lực đích thực của kỷ nguyên mới không nằm ở chỗ ai làm ra con chip nhanh nhất, mà thuộc về kẻ quyết định AI được phép vận hành theo những quy tắc nào.

Chiều 6/8, việc công an xuất hiện tại nhà Bùi Xuân Huấn đã thu hút nhiều người quay phim, phát trực tiếp qua mạng xã hội

Một thập niên nổi tiếng nhờ thị phi

Không có chuyên môn, nghề nghiệp nổi bật làm bệ phóng, Bùi Xuân Huấn, tức Huấn “Hoa Hồng” vẫn xây dựng được sức ảnh hưởng lớn trên mạng xã hội bằng những màn khoe tiền, phát ngôn gây sốc và các bài giảng về “đạo lý”. Từ một hiện tượng mạng mang màu sắc “giang hồ”, Huấn từng bước thương mại hóa sự nổi tiếng, tham gia kinh doanh, bán hàng trực tuyến và làm từ thiện. Tuy nhiên, hành trình ấy cũng liên tục đi kèm tranh cãi, những lần bị xử phạt và gần đây nhất là việc cơ quan điều tra có mặt tại nơi ở của người này.

Thư cảm ơn của tỉnh ủy lai châu tới công ty TNHH KF FAN của ông Trần Đình Tiệp sau khi ông gửi 1,1 tỉ đồng ủng hộ đồng bào khó khăn

Khánh Sky và kết cục được báo trước

Từ một vụ tranh cãi về hoạt động từ thiện, câu chuyện nhanh chóng leo thang thành những màn livestream chửi bới, kéo đến tận nơi đối chất, rồi kết thúc bằng việc cơ quan công an vào cuộc. Đằng sau vụ việc Khánh Sky là một hiện tượng đáng báo động hơn: Nhiều gã “giang hồ mạng” hiện nay đang kiếm cơm bằng những drama gây tranh cãi và vướng vào pháp luật như là kết cục đương nhiên.

Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến cùng đồng nghiệp nghiên cứu kịch bản trước khi quay phim

Người kể chuyện pháp luật bằng những thước phim triệu view

Đoạn clip ghi lại hình ảnh một trung tá CSGT phụ vợ bán nước mía sau giờ làm việc bất ngờ thu hút hàng triệu lượt xem, giúp nhiều người biết đến Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến, cán bộ Phòng CSGT Công an TP Hà Nội. Phía sau khoảnh khắc đời thường ấy là một hành trình hơn 20 năm bền bỉ đứng giữa những ngã tư Thủ đô, chứng kiến biết bao mất mát vì tai nạn giao thông, thế nên, cách mà anh Tiến tuyên truyền pháp luật bằng những clip sống động khiến người dân, đặc biệt là các bạn trẻ vô cùng thích thú. Mọi người gọi anh là "Trung tá triệu view".

Những phát minh đi trước thời đại

Những phát minh đi trước thời đại

Giám sát động đất, động cơ hơi nước, phẫu thuật và vật liệu tiên tiến... Một hành trình khám phá những phát minh cổ đại đi trước thời đại.

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Cuộc xung đột tại Ukraine kéo dài đã đẩy các quốc gia thành viên châu Âu của NATO vào một cuộc chạy đua vũ trang quy mô lớn chưa từng có kể từ sau Chiến tranh Lạnh. Trong bối cảnh các tập đoàn công nghiệp quốc phòng nội địa phương Tây bị quá tải và Mỹ có dấu hiệu muốn giảm bớt vai trò đầu tàu dẫn dắt phòng thủ cựu lục địa, một hiện tượng địa chính trị kỳ lạ đã xuất hiện: dòng vũ khí từ cường quốc công nghiệp Đông Bắc Á - Hàn Quốc - đang ồ ạt đổ bộ về phía Tây.