0:00:08.151,0:00:11.497
Trái Đất nhận rất nhiều năng lượng mặt trời:

0:00:11.497,0:00:14.579
173 nghìn terawatt

0:00:14.579,0:00:19.300
Gấp 10.000 lần năng lượng [br]dân số toàn cầu sử dụng.

0:00:19.300,0:00:20.950
Vậy liệu có hay không một ngày

0:00:20.950,0:00:24.447
thế giới này hoàn toàn sử dụng[br]năng lượng mặt trời?

0:00:24.447,0:00:25.698
Để trả lời câu hỏi này,

0:00:25.698,0:00:31.959
trước ta chúng ta cần tìm hiểu[br]nguyên lý hoạt động của pin mặt trời.

0:00:31.959,0:00:36.263
Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều[br]đơn vị nhỏ hơn gọi là Tế bào quang điện(TBQĐ)

0:00:36.263,0:00:39.183
Loại TBQĐ thông dụng nhất[br]được làm từ Silic,

0:00:39.183,0:00:43.297
là một chất bán dẫn và là nguyên tố[br]phổ biến thứ hai trên Trái Đất.

0:00:43.297,0:00:44.589
Trong một TBQĐ,

0:00:44.589,0:00:48.567
tinh thể Silic bị kẹp[br]giữa hai lớp dẫn điện.

0:00:48.567,0:00:53.776
Mỗi nguyên tử Silic được kết nối với[br]láng giềng bằng 4 liên kết mạnh,

0:00:53.776,0:00:58.077
giữ cho chúng cố định[br]nên lúc này không có dòng điện

0:00:58.077,0:00:59.203
Đây là điểm mấu chốt:

0:00:59.203,0:01:03.886
một TBQĐ sử dụng hai[br]lớp Silic loại khác nhau

0:01:03.886,0:01:07.036
Silic loại N có các electron dư thừa,

0:01:07.036,0:01:12.289
và loại P có các khoảng trống[br]cho các electron dư thừa, gọi là lỗ trống

0:01:12.289,0:01:14.223
Tại nơi tiếp xúc giữa hai loại Silic

0:01:14.223,0:01:17.922
electron có thể di chuyển[br]qua tiếp diện P/N

0:01:17.922,0:01:19.979
để lại tích điện dương ở một mặt

0:01:19.979,0:01:23.063
và tạo ra tích điện âm ở mặt còn lại.

0:01:23.063,0:01:26.785
Bạn có thể xem ánh sáng[br]là một dòng các hạt nhỏ li ti

0:01:26.785,0:01:28.125
gọi là các hạt photon

0:01:28.125,0:01:30.185
bắn ra từ mặt trời.

0:01:30.185,0:01:34.131
Khi một trong các hạt này va đập vào[br]TBQĐ với đủ năng lượng,

0:01:34.131,0:01:38.529
nó có thể đánh bật mọt electron khỏi[br]liên kết để lại lỗ trống.

0:01:38.529,0:01:43.321
Electron mang điện tích âm và[br]lỗ trống mang điện tích dương

0:01:43.321,0:01:45.734
nay có thể tự do di chuyển.

0:01:45.734,0:01:48.752
Nhưng bởi vì trường điện từ[br]tại tiếp diện P/N,

0:01:48.752,0:01:51.355
chúng chỉ có thể đi theo 1 hướng.

0:01:51.355,0:01:53.376
Electron bị hút về mặt N,

0:01:53.376,0:01:56.362
và lỗ trống bị hút về mặt P.

0:01:56.362,0:02:01.995
Các electron đi động được thu thập[br]tại lá kim loại tại đỉnh TBQĐ.

0:02:01.995,0:02:04.750
Từ đây, chúng đi vào[br]mạch tiêu thụ,

0:02:04.750,0:02:06.065
thực hiện chức năng điện,

0:02:06.065,0:02:07.606
như là thắp sáng bóng đèn,

0:02:07.606,0:02:11.974
trước khi quay trở về lá nhôm[br]ở mặt sau.

0:02:11.974,0:02:15.067
Mỗi TBQĐ chỉ có thể tạo ra[br]một nửa Vôn,

0:02:15.067,0:02:18.658
nhưng bạn có thể mắc nối tiếp chúng[br]để tạo ra hiệu điện thế cao hơn.

0:02:18.658,0:02:22.763
12 TBQĐ là đủ để sạc [br]1 chiếc điện thoại,

0:02:22.763,0:02:26.364
trong khi đó cần rất nhiều cái[br]để cấp điện cho một căn nhà.

0:02:26.364,0:02:29.478
Electron là thứ di chuyển duy nhất[br]trong TBQĐ,

0:02:29.478,0:02:31.854
và chúng đều quay về nơi xuất phát.

0:02:31.854,0:02:33.882
Chẳng có thứ gì hao mòn[br]hay cạn kiệt,

0:02:33.882,0:02:37.057
nên TBQĐ có tuổi thọ tới hàng chục năm.

0:02:37.057,0:02:42.874
Vậy cái gì ngăn cản chúng ta đến với[br]năng lượng mặt trời hóa toàn cầu?

0:02:42.874,0:02:44.970
Có những nhân tố chính trị góp phần,

0:02:44.970,0:02:48.954
chưa đề cập đến các tập đoàn vận động[br]hành lang duy trì hạn ngạch.

0:02:48.954,0:02:53.065
Nhưng bây giờ, hãy tập trung vào phân tích[br]những thách thức về mặt vật lý và logic,

0:02:53.065,0:02:54.482
và điều rõ ràng nhất trong số đó

0:02:54.482,0:02:58.852
là quang năng phân bố[br]không đồng đều trên bề mặt trái đất.

0:02:58.852,0:03:01.219
Một số khu vực nắng hơn những khu vực khác.

0:03:01.219,0:03:02.859
Nó còn không ổn định.

0:03:02.859,0:03:07.228
Ít hoặc không có quang năng[br]vào những ngày âm u hoặc ban đêm.

0:03:07.228,0:03:09.638
Nên việc quang năng hóa đòi hỏi

0:03:09.638,0:03:14.102
một phương thức hiệu quả truyền tải[br]điện năng từ nơi sáng tới nơi âm u,

0:03:14.102,0:03:17.087
và một sự lưu trữ điện hiệu quả.

0:03:17.087,0:03:20.393
Riêng hiệu năng của TBQĐ[br]vốn đã là một thử thách.

0:03:20.393,0:03:23.444
Nếu như ánh sáng bị phản xạ[br]thay vì hấp thụ,

0:03:23.444,0:03:28.130
hoặc các electron rơi trở lại vào lỗ trống[br]trước khi đi vào mạch tiêu thụ,

0:03:28.130,0:03:30.893
thì năng lượng photon bị mất mát.

0:03:30.893,0:03:33.241
TBQĐ hiệu năng cao nhất hiện nay

0:03:33.241,0:03:38.634
chỉ có thể chuyển đổi 46%[br]quang năng thành điện năng,

0:03:38.634,0:03:43.642
và hầu hết thiết bị trên thị trường[br]hiện nay hiệu năng chỉ có 15-20%.

0:03:43.642,0:03:45.529
Mặc cho những hạn chế đó,

0:03:45.529,0:03:47.204
thực tế hoàn toàn có thể

0:03:47.204,0:03:50.618
cấp năng lượng cho cả thế giới[br]với công nghệ quang năng hiện nay.

0:03:50.618,0:03:52.984
Chúng ta cần ngân sách[br]đê xây dựng cơ sở hạ tầng

0:03:52.984,0:03:54.971
và một khoảng không gian lớn.

0:03:54.971,0:03:59.440
Ước tính cần khoảng hàng chục[br]tới hàng trăm nghìn dặm vuông,

0:03:59.440,0:04:00.976
nghe có vẻ rất nhiều,

0:04:00.976,0:04:06.312
nhưng riêng sa mạc Sahara có[br]diện tích tới 3 triệu dặm vuông.

0:04:06.312,0:04:09.039
Trong khi đó, TBQĐ đang ngày càng[br]tốt hơn, rẻ hơn,

0:04:09.039,0:04:11.986
và đang cạnh tranh với[br]nguồn điện lưới.

0:04:11.986,0:04:16.966
Một phát kiến mới, như trang trại mặt trời,[br]có thể thay đổi quang cảnh mặt đất.

0:04:16.966,0:04:18.956
Gác lại những thử nghiệm,

0:04:18.956,0:04:21.017
có một sự thật[br]đó là hơn 1 tỷ người

0:04:21.017,0:04:24.481
hiện chưa được sử dụng[br]một nguồn điện lưới hiệu quả,

0:04:24.481,0:04:26.567
đặc biệt là ở những nước đang phát triển,

0:04:26.567,0:04:28.842
nhiều nước trong đó nắng nóng.

0:04:28.842,0:04:30.096
Vậy nên tại những nơi như vậy,

0:04:30.096,0:04:34.979
năng lượng mặt trời vốn đã rẻ hơn[br]và an toàn hơn nhiều so với các nguồn khác,

0:04:34.979,0:04:36.579
như dầu mỏ.

0:04:36.579,0:04:38.646
Dẫu rằng, với Phần Lan hoặc Seatle,

0:04:38.646,0:04:42.041
năng lượng mặt trời hiệu quả[br]xem ra còn khá xa vời.