Nhật Bản vừa có lời giải năng lượng cho các đô thị 'đất chật người đông'
Với mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050, Nhật Bản đã tìm ra lời giải cho bài toán năng lượng.
Nhật Bản đang đầu tư mạnh mẽ vào một công nghệ năng lượng mặt trời thế hệ mới mang tên Perovskite. Những tấm pin siêu mỏng, linh hoạt này có thể thách thức sự thống trị của các tấm pin mặt trời truyền thống.
Với mục tiêu đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050 và mong muốn phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc, Nhật Bản xem pin Perovskite là con bài tốt nhất để đạt được cả quá trình khử cacbon và khả năng cạnh tranh công nghiệp.
Khi năng lượng mặt trời có thể 'in' được
Sự khác biệt căn bản giữa Perovskite và công nghệ silicon truyền thống nằm ở chính cấu trúc vật liệu và quy trình sản xuất. Các tấm pin silicon được tạo ra từ những tấm xốp cứng, được cắt ra từ các thỏi silicon tinh khiết, sau đó phải được bảo vệ bằng các lớp kính gia cố.
Ngược lại, Perovskite là tên gọi của một cấu trúc tinh thể đặc biệt có khả năng hấp thụ ánh sáng hiệu quả. Vật liệu này có thể được hòa tan thành một dạng mực lỏng. Công nghệ sản xuất pin Perovskite do đó không phải là cắt gọt, mà là "in" hoặc "phủ" lớp mực này lên các bề mặt nền linh hoạt như màng phim nhựa hoặc kính.
Chính quy trình sản xuất đột phá này đã tạo ra những đặc tính công nghệ vượt trội. Sản phẩm cuối cùng có thể chỉ dày một milimét và nhẹ bằng một phần mười so với tấm pin silicon thông thường. Quan trọng nhất, chúng có tính dẻo, cho phép uốn cong và dán lên nhiều loại bề mặt khác nhau.
Bài toán của một công nghệ đột phá
Những đặc tính công nghệ của Perovskite đã mở ra các ứng dụng mà pin silicon truyền thống không thể đáp ứng, đặc biệt phù hợp với bối cảnh của Nhật Bản, một quốc gia có tới 70% diện tích là đồi núi và thiếu đất bằng phẳng.
Thay vì cần những trang trại điện mặt trời rộng lớn, các tấm pin Perovskite linh hoạt có thể được lắp đặt trên các bề mặt cong như mái vòm sân vận động bóng chày ở Fukuoka hay thậm chí tích hợp vào cửa sổ kính như hướng nghiên cứu của Panasonic.
Điều này cho phép sản xuất điện ngay tại nơi tiêu thụ, giảm tải cho lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đang đối mặt với những thách thức kỹ thuật đáng kể.
Hiện tại, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin Perovskite vẫn thấp hơn và tuổi thọ chỉ khoảng một thập kỷ, kém xa con số 30 năm của pin silicon. Ngoài ra, việc sử dụng chì trong thành phần cũng đặt ra vấn đề về độc tính và đòi hỏi các quy trình xử lý, tái chế cẩn thận.
Bất chấp những thách thức, tốc độ phát triển của công nghệ Perovskite đang rất nhanh. Các nguyên mẫu mới nhất đã đạt hiệu suất gần tương đương với pin silicon và tuổi thọ dự kiến sẽ sớm được nâng lên 20 năm.
Nhật Bản đang đặt cược lớn vào công nghệ này. Đánh dấu một động thái chiến lược nhằm xây dựng một ngành công nghiệp năng lượng mặt trời thế hệ mới do chính mình làm chủ, tránh lặp lại sai lầm trong quá khứ khi để mất vị thế dẫn đầu thị trường pin silicon vào tay Trung Quốc.