WEBVTT

00:00:08.151 --> 00:00:11.497
Trái Đất nhận rất nhiều năng lượng mặt trời:

00:00:11.497 --> 00:00:14.579
173 nghìn terawatt

00:00:14.579 --> 00:00:19.300
Gấp 10.000 lần năng lượng 
dân số toàn cầu sử dụng.

00:00:19.300 --> 00:00:20.950
Vậy liệu có hay không một ngày

00:00:20.950 --> 00:00:24.447
thế giới này hoàn toàn sử dụng
năng lượng mặt trời?

00:00:24.447 --> 00:00:25.698
Để trả lời câu hỏi này,

00:00:25.698 --> 00:00:31.959
trước ta chúng ta cần tìm hiểu
nguyên lý hoạt động của pin mặt trời.

00:00:31.959 --> 00:00:36.263
Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều
đơn vị nhỏ hơn gọi là Tế bào quang điện(TBQĐ)

00:00:36.263 --> 00:00:39.183
Loại TBQĐ thông dụng nhất
được làm từ Silic,

00:00:39.183 --> 00:00:43.297
là một chất bán dẫn và là nguyên tố
phổ biến thứ hai trên Trái Đất.

00:00:43.297 --> 00:00:44.589
Trong một TBQĐ,

00:00:44.589 --> 00:00:48.567
tinh thể Silic bị kẹp
giữa hai lớp dẫn điện.

00:00:48.567 --> 00:00:53.776
Mỗi nguyên tử Silic được kết nối với
láng giềng bằng 4 liên kết mạnh,

00:00:53.776 --> 00:00:58.077
giữ cho chúng cố định
nên lúc này không có dòng điện

00:00:58.077 --> 00:00:59.203
Đây là điểm mấu chốt:

00:00:59.203 --> 00:01:03.886
một TBQĐ sử dụng hai
lớp Silic loại khác nhau

00:01:03.886 --> 00:01:07.036
Silic loại N có các electron dư thừa,

00:01:07.036 --> 00:01:12.289
và loại P có các khoảng trống
cho các electron dư thừa, gọi là lỗ trống

00:01:12.289 --> 00:01:14.223
Tại nơi tiếp xúc giữa hai loại Silic

00:01:14.223 --> 00:01:17.922
electron có thể di chuyển
qua tiếp diện P/N

00:01:17.922 --> 00:01:19.979
để lại tích điện dương ở một mặt

00:01:19.979 --> 00:01:23.063
và tạo ra tích điện âm ở mặt còn lại.

00:01:23.063 --> 00:01:26.785
Bạn có thể xem ánh sáng
là một dòng các hạt nhỏ li ti

00:01:26.785 --> 00:01:28.125
gọi là các hạt photon

00:01:28.125 --> 00:01:30.185
bắn ra từ mặt trời.

00:01:30.185 --> 00:01:34.131
Khi một trong các hạt này va đập vào
TBQĐ với đủ năng lượng,

00:01:34.131 --> 00:01:38.529
nó có thể đánh bật mọt electron khỏi
liên kết để lại lỗ trống.

00:01:38.529 --> 00:01:43.321
Electron mang điện tích âm và
lỗ trống mang điện tích dương

00:01:43.321 --> 00:01:45.734
nay có thể tự do di chuyển.

00:01:45.734 --> 00:01:48.752
Nhưng bởi vì trường điện từ
tại tiếp diện P/N,

00:01:48.752 --> 00:01:51.355
chúng chỉ có thể đi theo 1 hướng.

00:01:51.355 --> 00:01:53.376
Electron bị hút về mặt N,

00:01:53.376 --> 00:01:56.362
và lỗ trống bị hút về mặt P.

00:01:56.362 --> 00:02:01.995
Các electron đi động được thu thập
tại lá kim loại tại đỉnh TBQĐ.

00:02:01.995 --> 00:02:04.750
Từ đây, chúng đi vào
mạch tiêu thụ,

00:02:04.750 --> 00:02:06.065
thực hiện chức năng điện,

00:02:06.065 --> 00:02:07.606
như là thắp sáng bóng đèn,

00:02:07.606 --> 00:02:11.974
trước khi quay trở về lá nhôm
ở mặt sau.

00:02:11.974 --> 00:02:15.067
Mỗi TBQĐ chỉ có thể tạo ra
một nửa Vôn,

00:02:15.067 --> 00:02:18.658
nhưng bạn có thể mắc nối tiếp chúng
để tạo ra hiệu điện thế cao hơn.

00:02:18.658 --> 00:02:22.763
12 TBQĐ là đủ để sạc 
1 chiếc điện thoại,

00:02:22.763 --> 00:02:26.364
trong khi đó cần rất nhiều cái
để cấp điện cho một căn nhà.

00:02:26.364 --> 00:02:29.478
Electron là thứ di chuyển duy nhất
trong TBQĐ,

00:02:29.478 --> 00:02:31.854
và chúng đều quay về nơi xuất phát.

00:02:31.854 --> 00:02:33.882
Chẳng có thứ gì hao mòn
hay cạn kiệt,

00:02:33.882 --> 00:02:37.057
nên TBQĐ có tuổi thọ tới hàng chục năm.

00:02:37.057 --> 00:02:42.874
Vậy cái gì ngăn cản chúng ta đến với
năng lượng mặt trời hóa toàn cầu?

00:02:42.874 --> 00:02:44.970
Có những nhân tố chính trị góp phần,

00:02:44.970 --> 00:02:48.954
chưa đề cập đến các tập đoàn vận động
hành lang duy trì hạn ngạch.

00:02:48.954 --> 00:02:53.065
Nhưng bây giờ, hãy tập trung vào phân tích
những thách thức về mặt vật lý và logic,

00:02:53.065 --> 00:02:54.482
và điều rõ ràng nhất trong số đó

00:02:54.482 --> 00:02:58.852
là quang năng phân bố
không đồng đều trên bề mặt trái đất.

00:02:58.852 --> 00:03:01.219
Một số khu vực nắng hơn những khu vực khác.

00:03:01.219 --> 00:03:02.859
Nó còn không ổn định.

00:03:02.859 --> 00:03:07.228
Ít hoặc không có quang năng
vào những ngày âm u hoặc ban đêm.

00:03:07.228 --> 00:03:09.638
Nên việc quang năng hóa đòi hỏi

00:03:09.638 --> 00:03:14.102
một phương thức hiệu quả truyền tải
điện năng từ nơi sáng tới nơi âm u,

00:03:14.102 --> 00:03:17.087
và một sự lưu trữ điện hiệu quả.

00:03:17.087 --> 00:03:20.393
Riêng hiệu năng của TBQĐ
vốn đã là một thử thách.

00:03:20.393 --> 00:03:23.444
Nếu như ánh sáng bị phản xạ
thay vì hấp thụ,

00:03:23.444 --> 00:03:28.130
hoặc các electron rơi trở lại vào lỗ trống
trước khi đi vào mạch tiêu thụ,

00:03:28.130 --> 00:03:30.893
thì năng lượng photon bị mất mát.

00:03:30.893 --> 00:03:33.241
TBQĐ hiệu năng cao nhất hiện nay

00:03:33.241 --> 00:03:38.634
chỉ có thể chuyển đổi 46%
quang năng thành điện năng,

00:03:38.634 --> 00:03:43.642
và hầu hết thiết bị trên thị trường
hiện nay hiệu năng chỉ có 15-20%.

00:03:43.642 --> 00:03:45.529
Mặc cho những hạn chế đó,

00:03:45.529 --> 00:03:47.204
thực tế hoàn toàn có thể

00:03:47.204 --> 00:03:50.618
cấp năng lượng cho cả thế giới
với công nghệ quang năng hiện nay.

00:03:50.618 --> 00:03:52.984
Chúng ta cần ngân sách
đê xây dựng cơ sở hạ tầng

00:03:52.984 --> 00:03:54.971
và một khoảng không gian lớn.

00:03:54.971 --> 00:03:59.440
Ước tính cần khoảng hàng chục
tới hàng trăm nghìn dặm vuông,

00:03:59.440 --> 00:04:00.976
nghe có vẻ rất nhiều,

00:04:00.976 --> 00:04:06.312
nhưng riêng sa mạc Sahara có
diện tích tới 3 triệu dặm vuông.

00:04:06.312 --> 00:04:09.039
Trong khi đó, TBQĐ đang ngày càng
tốt hơn, rẻ hơn,

00:04:09.039 --> 00:04:11.986
và đang cạnh tranh với
nguồn điện lưới.

00:04:11.986 --> 00:04:16.966
Một phát kiến mới, như trang trại mặt trời,
có thể thay đổi quang cảnh mặt đất.

00:04:16.966 --> 00:04:18.956
Gác lại những thử nghiệm,

00:04:18.956 --> 00:04:21.017
có một sự thật
đó là hơn 1 tỷ người

00:04:21.017 --> 00:04:24.481
hiện chưa được sử dụng
một nguồn điện lưới hiệu quả,

00:04:24.481 --> 00:04:26.567
đặc biệt là ở những nước đang phát triển,

00:04:26.567 --> 00:04:28.842
nhiều nước trong đó nắng nóng.

00:04:28.842 --> 00:04:30.096
Vậy nên tại những nơi như vậy,

00:04:30.096 --> 00:04:34.979
năng lượng mặt trời vốn đã rẻ hơn
và an toàn hơn nhiều so với các nguồn khác,

00:04:34.979 --> 00:04:36.579
như dầu mỏ.

00:04:36.579 --> 00:04:38.646
Dẫu rằng, với Phần Lan hoặc Seatle,

00:04:38.646 --> 00:04:42.041
năng lượng mặt trời hiệu quả
xem ra còn khá xa vời.