Thông thường, nguồn điện năng được tạo ra bằng một pin năng lượng mặt trời có thể sử dụng để khởi động các phản ứng hóa học. Nếu quá trình này tạo ra một loại nhiên liệu được gọi là nhiên liệu năng lượng mặt trời thì đó sẽ là một tiềm năng rất lớn, có thể thay thế các loại nhiên liệu gây ô nhiễm. Một trong những khả năng đó là dùng để phân tách nước lỏng bằng chính nguồn điện năng được sản sinh ra (quá trình điện phân). Ngoài oxy, quá trình này tạo ra khí hydro có thể sử dụng như một loại nhiên liệu sạch trong ngành công nghiệp hóa chất, hay trong các pin nhiên liệu xe hơi để khởi động động cơ.

Tế bào nhiên liệu mặt trời

Hiện nay, việc kết cặp một tế bào năng lượng mặt trời silicon với một bộ ắc quy dùng để phân tách nước có thể là một giải pháp hiệu quả, nhưng rất tốn kém. Vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu đang nhắm mục tiêu tìm kiếm vào một loại vật liệu bán dẫn "hai trong một", tức là vừa có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện tích, vừa có thể phân tách nước, đây được coi là một dạng "pin nhiên liệu mặt trời". Các nhà nghiên cứu đến từ TU/e và FOM đã phát hiện ra một hợp chất gali và photphua (GaP) có thể là cơ sở để chế tạo các tế bào nhiên liệu mặt trời.

Hiệu suất tăng gấp mười lần

GaP có các tính chất điện rất tốt nhưng có nhược điểm đó là nó không dễ hấp thụ ánh sáng khi sử dụng cho mặt phẳng lớn như trong các tế bào năng lượng mặt trời GaP. Các nhà nghiên cứu đã khắc phục được vấn đề này bằng cách chế tạo một mạng các sợi nano GaP rất nhỏ, có độ dài năm trăm nanomet (một phần triệu milimet) và độ dày chín mươi nanomet. Điều này ngay lập tức làm tăng khả năng sản sinh hydro lên gấp mười lần đưa hiệu suất đạt 2,9%. Đây là một kỷ lục đối với pin nhiên liệu GaO, mặc dù vẫn còn một khoảng cách xa so với hiệu suất 15% trong trường hợp kết cặp pin năng lượng mặt trời silicon với một ắc quy.

Sử dụng vật liệu quý ít hơn mười ngàn lần

Theo các nhà nghiên cứu cho biết, ưu điểm của việc sử dụng sợi nano GaP không chỉ làm tăng được hiệu suất, mà còn có thể làm giảm được đến mười nghìn lần lượng vật liệu quý GaP trong các pin nhiên liệu bề mặt phẳng. Điều đó mang lại tiềm năng giảm giá thành của loại pin nhiên liệu này. Ngoài ra, GaP còn có thể tách oxy từ nước vì vậy có thể dẫn đến một loại tế bào nhiên liệu, có khả năng tạm thời tích trữ năng lượng mặt trời. Chính vì những ưu điểm trên mà tương lai nhiên liệu mặt trời chắc chắn sẽ không thể bỏ qua loại vật liệu gali photphua này.