Pin mặt trời siêu mỏng đang gây sốt tại Nhật Bản

Cuộc cách mạng từ vòi phun mực

Trong một bước đi đầy sáng tạo, Nhật Bản đang áp dụng công nghệ cốt lõi của máy in phun để sản xuất pin mặt trời perovskite thế hệ mới. Hướng đi này hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành năng lượng, giúp sản xuất các tấm pin mỏng, dẻo với chi phí thấp và hiệu quả cao.

Với công nghệ này, Ricoh, một tập đoàn công nghệ lớn tại Nhật đặt mục tiêu đầy tham vọng: đến năm tài chính 2030, sẽ có khả năng sản xuất đủ điện năng cung cấp cho khoảng 90.000 hộ gia đình mỗi năm. Đây không chỉ là một dự án kinh doanh, mà còn là một phần trong chiến lược an ninh năng lượng của Nhật Bản.

Pin mặt trời perovskite, được phát triển bởi giáo sư Tsutomu Miyasaka, được xem là một bước đột phá nhờ đặc tính mỏng, nhẹ và có thể uốn cong.

Chúng có thể được tích hợp vào các bề mặt cong, cửa sổ hay tường nhà, những nơi mà các tấm pin mặt trời truyền thống không thể lắp đặt, đặc biệt phù hợp với các quốc gia khan hiếm đất bằng phẳng như Nhật Bản.

Tuy nhiên, các phương pháp sản xuất hiện tại, chẳng hạn như của công ty hàng đầu Sekisui Chemical, còn khá phức tạp. Quy trình này thường bao gồm việc phủ vật liệu lỏng lên màng phim, sau đó dùng tia laser để cắt bỏ các phần không cần thiết. Dù phù hợp với sản xuất hàng loạt, phương pháp này đòi hỏi các thiết bị cồng kềnh, đắt đỏ như máy xử lý laser và máy lắng đọng chân không, đồng thời gây lãng phí vật liệu.

Công nghệ in phun của Ricoh đã giải quyết triệt để những nhược điểm này. Tận dụng kinh nghiệm từ những năm 1970, Ricoh sử dụng các đầu phun mực để phun chính xác vật liệu pin mặt trời lên các vị trí được định sẵn trên màng phim.

Quy trình này loại bỏ hoàn toàn nhu cầu sử dụng máy laser, tiết kiệm đáng kể vật liệu và đơn giản hóa việc tạo ra các lớp điện cực. Ông Yoshihisa Ota, một thành viên bộ phận nghiên cứu của Ricoh, cho biết: "Chúng tôi đặt mục tiêu giảm đáng kể chi phí so với các phương pháp thông thường."

Những rào cản công nghệ cần vượt qua

Với tiềm năng to lớn, thị trường pin perovskite toàn cầu được dự báo sẽ tăng trưởng bùng nổ, có thể đạt 1,67 nghìn tỷ Yên vào năm 2030. Nhận thấy đây là một yếu tố quan trọng đối với an ninh năng lượng quốc gia, trong bối cảnh pin mặt trời truyền thống chủ yếu được sản xuất tại Trung Quốc, chính phủ Nhật Bản đang tích cực hỗ trợ các nhà phát triển trong nước thông qua Quỹ Đổi mới Xanh.

Ricoh không đơn độc trong cuộc đua này. Panasonic cũng đang nghiên cứu ứng dụng công nghệ in phun để phủ vật liệu pin mặt trời lên các loại kính xây dựng. Tuy nhiên, các vật liệu sử dụng trong pin mặt trời có thể ăn mòn và làm hỏng đầu phun mực, làm tăng chi phí bảo trì.

Để giải quyết vấn đề này, một hệ sinh thái hỗ trợ đang dần hình thành. Hãng Konica Minolta đã phát triển một loại đầu phun có độ bền cao hơn, trong khi Seiko Epson cũng chuẩn bị tung ra đầu in mới và đã đầu tư vào một công ty khởi nghiệp Hàn Quốc có công nghệ đầy hứa hẹn.

Để hiện thực hóa tham vọng của mình, Ricoh đã công bố hợp tác với NTT Anode Energy để phát triển công nghệ điện và Daiwa House Industry để thử nghiệm lắp đặt các tấm pin lên tường nhà. Với mục tiêu giảm thiểu chi phí sản xuất điện, Ricoh đang tiến một bước dài trong việc biến năng lượng mặt trời thế hệ mới trở nên dễ tiếp cận và phổ biến hơn.