Thiết bị trên được gọi là “máy tạo năng lượng hiệu ứng bóng” (SEG), sử dụng độ tương phản trong chiếu sáng giữa các vùng sáng và bóng râm để tạo ra điện. Ông Swee Ching Tan, nhà khoa học tại Đại học quốc gia Singapore (NUS) cho biết, chúng ta có thể tạo ra năng lượng ở bất cứ đâu trên Trái đất.

Tạo ra điện bằng cách sử dụng hiệu ứng bóng

Ông Tan và nhóm nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị bằng cách phủ một lớp vàng siêu mỏng lên silicon - một vật liệu chế tạo pin mặt trời phổ biến. Giống như trong pin mặt trời, ánh sáng chiếu vào silicon sẽ tạo ra năng lượng. Nhờ lớp vàng mỏng này, SEG có thể tạo ra dòng điện khi một phần của thiết bị nằm trong bóng râm.

Theo đó, các electron bị kích thích sẽ dịch chuyển từ silicon sang vàng. Khi một phần của thiết bị ở trong bóng râm, điện áp của kim loại được chiếu sáng tăng lên tương ứng với vùng tối và các electron trong máy phát dịch chuyển từ điện áp cao xuống điện áp thấp, đưa các electron đi qua một mạch bên ngoài giúp tạo ra dòng điện để cung cấp cho thiết bị.

“Bóng tối có ở khắp mọi nơi và chúng ta thường coi chúng là điều hiển nhiên. Trong các ứng dụng quang điện thông thường hoặc quang điện tử, nguồn sáng ổn định được sử dụng để cung cấp năng lượng cho thiết bị. Chính vì thế sự hiện diện của bóng tối là điều không mong muốn vì nó làm giảm hiệu suất của các thiết bị. Chúng tôi tận dụng sự tương phản chiếu sáng gây ra bởi bóng tối như một nguồn năng lượng gián tiếp. Sự tương phản trong chiếu sáng gây ra sự khác biệt điện áp giữa các phần bị che khuất và chiếu sáng, dẫn đến một dòng điện”, ông Tan giải thích.

Với 8 máy phát, nhóm nghiên cứu đã chạy 1 chiếc đồng hồ điện tử trong điều kiện ánh sáng yếu. Các thiết bị trên cũng có thể được sử dụng như các cảm biến. Khi một chiếc xe điều khiển từ xa đi ngang qua, bóng của nó đổ xuống một máy tạo năng lượng và phát ra điện để thắp sáng đèn LED.

Độ tương phản giữa ánh sáng và bóng tối càng lớn, máy phát càng cung cấp nhiều năng lượng. Nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu cách tăng hiệu suất của thiết bị nhờ áp dụng các cơ chế của pin mặt trời khi thu nhận ánh sáng. Tăng lượng ánh sáng mà các máy phát hấp thụ sẽ giúp chúng khai thác bóng tối tốt hơn.

“Một ngày nào đó, những máy phát này có thể tạo ra năng lượng ở những điểm tối trong mảng năng lượng mặt trời, giữa các tòa nhà chọc trời hoặc thậm chí trong nhà. Nhiều người nghĩ rằng bóng tối là vô ích, nhưng bất cứ thứ gì cũng có thể trở nên hữu ích”, ông Tan cho biết.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng cho thấy SEG có thể đóng vai trò là cảm biến tự cấp nguồn để giám sát các vật thể chuyển động. Khi một đối tượng đi ngang qua SEG, nó sẽ tạo ra một bóng râm không liên tục trên thiết bị và kích hoạt cảm biến để ghi lại sự chuyển động của vật thể.

Hướng tới chi phí thấp và nhiều chức năng hơn

Nhóm nghiên cứu đã mất 4 tháng để lên ý tưởng, phát triển và hoàn thiện hiệu suất của thiết bị. Trong giai đoạn nghiên cứu tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ thử nghiệm các vật liệu khác, ngoài vàng, để giảm chi phí của SEG.

Các nhà nghiên cứu của NUS cũng đang xem xét việc phát triển các cảm biến tự cấp nguồn với các chức năng linh hoạt, cũng như các SEG có thể gắn vào quần áo để thu năng lượng trong các hoạt động hàng ngày. Một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn khác là phát triển các tấm SEG chi phí thấp để thu năng lượng hiệu quả từ ánh sáng trong nhà.