Pin mặt trời perovskite tại công ty Sekisui Chemical. Ảnh: NHK

NHẬT BẢN - Nhật Bản tại trợ thêm 1,5 tỷ USD cho nghiên cứu pin quang năng siêu mỏng 0,001 mm, kỳ vọng đạt sản lượng điện tương đương 20 lò phản ứng phân hạch hạt nhân vào năm 2040, nhằm phá vỡ thế thống trị của Trung Quốc.

Pin quang năng perovskite (PSC) gây chú ý tại Tuần lễ năng lượng thông minh Nhật Bản diễn ra từ ngày 19-21/02. Đây là "át chủ bài" trong phát triển năng lượng tái tạo mới được chính phủ Nhật Bản tài trợ thêm 1,5 tỷ USD, với kỳ vọng phá vỡ thế thống trị của Trung Quốc về năng lượng tái tạo và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Sản xuất nhanh, ứng dụng linh hoạt, loại pin quang năng mới được kỳ vọng tạo khoảng 20 gigawatt điện, tương đương sản lượng của 20 lò phản ứng phân hạch hạt nhân, với giá 10 yen (tương đương 0,7 USD) mỗi watt vào năm 2040.

Theo Kế hoạch năng lượng chiến lược lần thứ thứ 7 của Nhật Bản, năng lượng tái tạo chiếm 40-50 phần trăm tổng nguồn cung năm 2040, trong đó điện mặt trời chiếm 22-29%, tăng vọt so với mức 9,8 phần trăm hiện tại. PSC là chìa khóa hiện thực hóa mục tiêu này, giúp Nhật Bản giảm phụ thuộc vào điện than, đồng thời đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0  vào năm 2050.

Kể từ năm 2011, các tấm pin quang năng nhanh chóng lan khắp Nhật Bản sau thảm họa nguyên tử, chiếm gần 10 phần trăm sản lượng điện của cả nước trong năm 2023. Tuy nhiên, tấm quang năng bằng vật liệu silicon thông thường có kích thước gần 1 mét, dày và cứng, trong khi Nhật Bản còn rất ít không gian để lắp đặt.

Trong khi đó, PSC ứng dụng cấu trúc tinh thể của perovskite (được đặt theo tên một nhà khoa học người Nga), tạo ra các tấm pin siêu mỏng 0,001 mm, có thể uốn cong. Với đặc tính này, loại pin thế hệ mới dễ lắp đặt trên tường, cột nhà, cửa sổ hay trên nóc xe hơi.

Một phiên bản mẫu của tấm pin quang năng PSC. Ảnh: Kyodo/Đại học Toin Yokohama

Sekisui Chemical, công ty đi đầu trong nỗ lực phát triển PSC, là doanh nghiệp nhận phần lớn khoản tài trợ của chính phủ trong lần này. Họ đang phát triển các mô-đun (module)  PSC tiên tiến để ứng dụng trên quy mô lớn vào những năm 2030. Các tấm PSC đang được gắn thử nghiệm bên ngoài nhà ga Osaka và cảng du thuyền Tokyo. Theo Financial Times, doanh nghiệp này cũng lập ra một công ty mới, với 14 phần trăm cổ phần thuộc Ngân hàng Phát triển Nhật Bản, là ngân hàng trực thuộc chính phủ.

PSC sẽ giúp Nhật Bản chủ động nguồn cung, khi Trung Quốc hiện sản xuất 85 phần trăm pin mặt trời trên thế giới và 79 phần trăm polysilicon, là loại vật liệu dùng để sản xuất pin quang năng. Trong khi đó, thành phần chính của PSC là iodine, mà Chile và Nhật Bản là hai nước cung cấp hàng đầu thế giới. Giới phân tích cho biết điều này giúp giảm rủi ro đối với chuỗi cung ứng trọng yếu và hạ tầng cơ sở năng lượng do quá phụ thuộc vào một quốc gia duy nhất.

Tuy nhiên, công nghệ này còn nhiều trở ngại về độ bền và chi phí cao. Những hạn chế này đang được cải thiện dần, với dự tính chi phí có thể xuống còn 10 yen mỗi watt vào năm 2040.

Báo điện tử Ecoticias của Tây Ban Nha nhận định, Nhật Bản từng dẫn đầu thế giới về sản xuất pin mặt trời, nhưng thị phần đã giảm xuống dưới 1 phần trăm do cạnh tranh từ các hãng sản xuất Trung Quốc. Tuy nhiên, Nhật Bản có thể một lần nữa ở vị thế mạnh hơn nhờ vào công nghệ tiên tiến.

Chính phủ Nhật Bản sẽ xuất khẩu pin PSC sau khi công nghệ này trở thành nguồn năng lượng tái tạo chính trong nước.

Thực tế, Trung Quốc cũng đang phát triển pin mặt trời từ perovskite. Tuy nhiên, do có nhiều diện tích để lắp đặt trang trại pin mặt trời, họ tập trung vào loại pin perovskite dạng nặng, bọc trong thủy tinh hoặc sử dụng song song với các tấm pin mặt trời silicon, thay vì loại siêu mỏng nhẹ mà Nhật Bản đang nghiên cứu.

(Theo Kyodo, Ecoticias, Financial Times)