Hai trong số những trở ngại chính trong việc hấp thu năng lượng mặt trời: vừa có khả năng hấp thụ được tất cả năng lượng chứa trong ánh sáng mặt trời vừa sản xuất ra electron để giữ năng lượng dễ dàng hơn.

Các nhà hoá học và sinh viên của trường Đại học Bang Ohio đã kết hợp nhựa dẫn điện với kim loại bao gồm môlypđen và titan để tạo ra vật liệu lai. Giáo sư Maicolm Chisholm, Trưởng khoa Hoá của trường giải thích: “Hiện nay có nhiều vật liệu lai, tuy nhiên ưu điểm của vật liệu này là chúng tôi có thể kiểm soát được toàn bộ phạm vi của quang phổ mặt trời.”

 Ánh sáng mặt trời chứa toàn bộ quang phổ của các ánh sáng khác (chính là những màu sắc mà chúng ta có thể nhìn thấy trên cầu vồng). Cái mà mắt chúng ta cho đó là màu sắc thực chất là những mức năng lượng khác nhau, hay còn gọi là các tần số ánh sáng. Vật liệu tế bào quang điện ngày nay chỉ có thể “bắt” được một lượng nhỏ tần số, do đó chúng chỉ có thể hấp thụ được một lượng nhỏ năng lượng có trong ánh sáng mặt trời.

Loại vật liệu chúng ta nói đến ở đây là loại đầu tiên có thể hấp thụ ngay tức khắc được tất cả năng lượng có trong ánh sáng có thể nhìn thấy được. Vật liệu này tạo ra điện năng giống như các vật liệu tế bào quang điện khác: ánh sáng chiếu vào các nguyên tử của vật liệu khiến một số electron trong các nguyên tử đó văng ra.

Về mặt lý tưởng, các electron chuyển động sẽ tạo ra dòng điện, tuy nhiên chính ở đây hầu hết các tế bào quang điện đều gặp phải 1 vấn đề. Các electron chỉ ở tình trạng liên kết yếu trong một phần rất nhỏ của giây trước khi chúng trở lại các nguyên tử, nơi mà chúng đến. Các electron này phải được giữ lại trong suốt thời gian ngắn ngủi mà chúng được tự do, và nhiệm vụ này gọi là sự cách ly điện tích, là rất khó. Trong vật liệu lai mới này, các electron duy trì sự tự do lâu hơn rất nhiều so với trước đây.

Để thiết kế vật liệu lai, các nhà hoá học đã phải thí nghiệm các cấu hình phân tử khác nhau trên máy tính tại Trung tâm Siêu máy tính Ohio. Sau đó, cùng với các học viên của trường Đại học Quốc gia Đài Loan, họ đã tạo ra các phân tử của vật liệu mới này bằng phương pháp tổng hợp trong một dung dịch lỏng, đo tần số của ánh sáng mà các phân tử hấp thụ được, đồng thời cũng đo độ dài của thời gian mà các electron bị kích hoạt duy trì sự tự do trong các phân tử.

Các nhà khoa học đã phát hiện ra một vài điều bất thường. Các phân tử không chỉ phát huỳnh quang giống như các vật liệu tế bào quang điện khác mà còn phát lân quang. Cả hai hiệu ứng này đều do vật liệu hấp thụ và toả năng lượng, nhưng sự phát lân quang diễn ra lâu hơn

(Theo tietkiemnangluong.vn)