Chỉ có thể là Nhật Bản: Tìm thấy loại pin mặt trời Trung Quốc không thể sao chép, tạo ra điện ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu, có thể bẻ cong

Vị thế gần như độc quyền của Trung Quốc trên thị trường năng lượng mặt trời đã thúc đẩy phần còn lại của thế giới tăng cường tìm kiếm giải pháp. Kết quả, các kỹ sư tin rằng họ đã tìm ra một loại pin mặt trời mới với đầy sức hấp dẫn.

Được biết, các công ty Trung Quốc kiểm soát hơn 80% chuỗi cung ứng toàn cầu đối với các tấm pin mặt trời silicon. Thị phần polysilicon của Trung Quốc, vật liệu cốt lõi trong quá trình sản xuất các tấm pin, thậm chí còn cao hơn.

“Thế giới gần như hoàn toàn phụ thuộc vào Trung Quốc trong việc sản xuất tấm pin mặt trời cho đến năm 2025”, Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết.

Tại Mỹ, chính quyền ông Joe Biden đang tìm cách xây dựng chuỗi cung ứng nội địa. Phía Nhật Bản cũng tìm kiếm các giải pháp, đồng thời tập trung phát triển pin mặt trời perovskite - loại pin không sử dụng silicon được phát minh bởi nhà khoa học Nhật Bản Tsutomu Miyasaka.

Dù không phải cường quốc về tài nguyên, Nhật Bản lại là nước sản xuất iốt (thành phần quan trọng trong sản xuất perovskite) lớn thứ hai thế giới chỉ sau Chile, chiếm khoảng 1/3 sản lượng toàn cầu.

“Hãy nhìn xem Trung Quốc đang làm gì với chất bán dẫn. Đó là sự bắt nạt”, Miyasaka nói và đề cập đến các hạn chế xuất khẩu của Bắc Kinh. “Với perovskite, các thành phần có thể được sản xuất trong nước”.

Perovskite đã được nghiên cứu trong hơn một thập kỷ, song hiệu quả ban đầu không thể sánh bằng silicon nếu xét về hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện. Trong điều kiện ẩm ướt, loại vật liệu này cũng có xu hướng giảm hiệu quả.

Hiện tại, perovskite đã bắt kịp, thậm chí vượt qua các đối thủ silicon, với tỷ lệ chuyển đổi năng lượng cao tới 25% hoặc hơn, theo dữ liệu của Bộ Năng lượng Mỹ. Để so sánh, tỷ lệ đối với các tấm silicon thương mại thông thường rơi vào khoảng 18% đến 22%

Thách thức hiện nay là giảm chi phí sản xuất cũng như giải quyết vấn đề về độ ẩm. Các nhà phát triển perovskite cho rằng tính linh hoạt khiến chúng trở nên khác biệt và nhẹ hơn. Lớp perovskite tinh thể chỉ dày 1 micron, giúp tạo ra 1 tế bào có trọng lượng bằng 1/10 và độ dày bằng 1/20 so với pin mặt trời hiện tại. Ngoài ra, chúng có thể được lắp đặt trên tường hoặc các bề mặt cong, đồng thời tạo ra điện dưới điều kiện ánh nắng yếu, ngay cả trong nhà.

“Giả sử bạn sống trong một căn hộ chung cư và không có mái nhà riêng. Bạn vẫn có thể đặt pin mặt trời perovskite trên ban công của mình. Hãy coi nó như một thiết bị gia dụng”, Miyasaka, giáo sư tại Đại học Toin của Yokohama, người trước đây từng làm việc tại Fujifilm, cho biết.

Thủ tướng Nhật Bản Fumio Kishida cam kết sẽ biến công nghệ này thành hiện thực trong 2 năm. Được biết Nhật Bản nhập khẩu gần 90% năng lượng kể từ khi đóng cửa hầu hết các nhà máy hạt nhân sau thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011.

Sekisui Chemical, nhà cung cấp cho các hãng sản xuất màn hình, đang giải quyết vấn đề độ ẩm, đồng thời thử nghiệm perovskite ngoài trời trên các bề mặt không phù hợp với tấm silicon. Ga xe lửa và các cơ sở công cộng khác đang được cân nhắc.

Phim năng lượng mặt trời tạo ra điện có hình dáng tương tự phim dùng cho máy ảnh, ngoại trừ việc nó rộng hơn. Takeharu Morita, giám đốc dự án cho biết Sekisui đã sản xuất thử nghiệm cuộn phim dài 30 cm và lên kế hoạch đẩy mạnh thương mại vào năm 2025. Những người ủng hộ tin rằng chi phí sản xuất cuối cùng cũng sẽ thấp hơn.

EneCoat Technologies, một công ty khởi nghiệp do giáo sư Đại học Kyoto đồng sáng lập, đang nghiên cứu ứng dụng perovskite trong nhà và các thiết bị nhỏ gọn. Các loại pin có thể sử dụng trong nhà sẽ được sản xuất thương mại vào cuối năm nay.

Các công ty Nhật Bản đã cảm nhận được sức nóng từ Trung Quốc. Công ty DaZheng (Jiangsu) Micro Nano Technology cho biết họ đã bắt đầu sản xuất thương mại perovskite vào năm 2022 và hiện đã lên kế hoạch tăng công suất lên gấp 10 lần.

Nhiều kỹ sư tin rằng Nhật Bản có lợi thế về công nghệ - những phát minh đòi hỏi sự khéo léo và chính xác cực kỳ cao. “Cấu tạo càng khó thì người Trung Quốc càng khó sao chép”, Miyasaka, nhà phát minh ra perovskite, cho biết.

Một số ý kiến nhận định Mỹ và Nhật Bản nên tự sản xuất tấm pin mặt trời. Sẽ là không khôn ngoan nếu những quốc gia này tiếp tục phụ thuộc vào Trung Quốc trong một công nghệ quan trọng. Sự hỗn loạn của chuỗi cung ứng hậu đại dịch và căng thẳng địa chính trị càng nổi bật thêm những rủi ro.

Theo nhiên, theo một số chuyên gia, nỗ lực sản xuất tấm pin mặt trời ở Mỹ có thể là sai lầm. Ngay cả trong điều kiện thuận lợi nhất, doanh nghiệp vẫn không thu lại được nhiều lợi nhuận hay nhân công. Jenny Chase, nhà phân tích năng lượng mặt trời tại Bloomberg New Energy Finance, cho rằng sẽ tốt hơn nếu nhập khẩu chúng từ các nhà sản xuất chi phí thấp để nhanh chóng chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo.

“Ở Mỹ, ngay cả khi bùng nổ sản xuất, tấm pin mặt trời vẫn sẽ vô cùng đắt đỏ”, Jenny Chase nói.

Dẫu vậy, có một điều chắc chắn rằng thế giới sẽ cần thêm nhiều tấm pin mặt trời hơn nữa để loại bỏ khí thải nhà kính. Các chuyên gia năng lượng cho biết, công suất điện mặt trời lắp đặt trên toàn thế giới cần phải lớn gấp ít nhất 20 lần hiện nay, thậm chí là 70 lần.

Theo: WSJ, The New York Times

Vũ Anh