Tại Triển lãm Thế giới Expo 2025, Osaka, Nhật Bản đang quảng bá công nghệ mới nhất tại một bến xe buýt mô phỏng. Du khách đến Nhà ga Vận tải Yumeshima số 1 sẽ được chiêm ngưỡng hơn 250 tấm pin mặt trời perovskite siêu mỏng, nhẹ, xếp ngăn ngắn tạo thành mái vòm cong của nhà ga dài 250 mét. Nhật Bản hy vọng những tấm pin mặt trời mỏng như thế này sẽ sớm trở thành công nghệ đột phá, không chỉ mang lại nguồn năng lượng tái tạo dồi dào hơn, giảm sự phụ thuộc vào Trung Quốc, mà còn giúp quốc gia này giành được vị thế tiên phong về công nghệ pin mặt trời thế hệ tiếp theo.
“Giống như một mũi tên trúng ba đích vậy”, Takayuki Taenaka, một quan chức tại Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI), cơ quan chịu trách nhiệm hỗ trợ công nghệ này, cho biết.
Tấm perovskite dạng màng, được đặt tên theo cấu trúc tinh thể, về cơ bản là các lớp thành phần hóa học chỉ dày vài milimét. Chúng có thể đạt hiệu suất tạo ra điện tương đương với các tấm pin mặt trời polysilicon thông thường, nhưng mỏng hơn 20 lần, nhẹ hơn 10 lần và linh hoạt hơn. Tường, mái nhà hay thậm chí cửa sổ đều có thể lắp đặt.
Tokyo coi các tấm perovskite như một phần quan trọng trong mục tiêu tạo ra 29% năng lượng từ năng lượng mặt trời vào năm tài chính 2040 - từ mức dưới 10% hiện nay - bằng cách lắp đặt chúng ở những nơi tưởng chừng như khó khăn nhất. Công nghệ này mới chỉ được phát hiện vào năm 2009 và vẫn đang trong giai đoạn đầu.
Sekisui Chemical, công ty đứng sau tấm pin mặt trời perovskite, đang nhắm đến các lô hàng thương mại trong năm tài chính này. Việc sản xuất hàng loạt bắt đầu từ năm tài chính 2027.
“Chúng tôi tin rằng công nghệ này có tiềm năng vượt trội hơn các tấm pin mặt trời silicon thông thường về hiệu suất phát điện”, Futoshi Kamiwaki, chủ tịch của Sekisui Solarfilm, cho biết. Tong điều kiện phòng thí nghiệm, hiệu suất của pin perovskite đạt gần 30% so với mức 20% của pin silicon thông thường.
Khoảng 10 công ty và startup đã tham gia vào lĩnh vực này. Panasonic và công ty hóa chất Kaneka đang nỗ lực tích hợp công nghệ vào các vật liệu xây dựng như kính cửa sổ.
Cuộc cách mạng này dự kiến giúp Nhật Bản đạt được mục tiêu tạo ra 20 gigawatt (GW) điện từ năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo, bao gồm các tấm pin perovskite, vào năm 2040, tương đương với khoảng 20 nhà máy điện hạt nhân. Chính phủ đã thực hiện một loạt các biện pháp và trợ cấp để giúp ngành công nghiệp perovskite phát triển, trong đó, Sekisui, công ty dự kiến chi 310 tỷ yên (2,1 tỷ đô la) xây dựng một nhà máy sản xuất pin mặt trời mới với công suất sản xuất hàng năm là 1GW, sẽ nhận được 50% hỗ trợ từ chính phủ.
Ngoài ra còn có một khoản ngân sách 5 tỷ yên để giúp các thành phố ứng dụng pin mặt trời thế hệ tiếp theo. Chính phủ sẽ ưu tiên perovskite khi lắp đặt các tấm pin mặt trời trên tất cả các tòa nhà công vào năm tài chính 2040.
Nhật Bản vốn đã phát triển công nghệ tấm pin mặt trời kể từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973 và chiếm 50% thị phần toàn cầu vào khoảng năm 2000. Tuy nhiên sau năm 2005, khi cạnh tranh với các quốc gia khác như Trung Quốc... thị phần của Nhật Bản hiện chỉ còn dưới 1%. Nguyên nhân đến từ việc thiếu thốn chính sách hỗ trợ.
Trung Quốc hiện đang thống trị chuỗi cung ứng điện mặt trời. Trong một báo cáo năm 2022, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) nhận thấy thị phần của Trung Quốc trong tất cả các giai đoạn sản xuất vượt quá 80%, với khả năng kiểm soát chặt chẽ các nguyên vật liệu cần thiết để sản xuất tấm pin. Báo cáo cho biết: “Thế giới gần như sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào Trung Quốc để sản xuất tấm pin mặt trời cho đến năm 2025”.
Một lợi thế quan trọng của pin mặt trời perovskite là nó không sử dụng polysilicon, một loại vật liệu mà Trung Quốc đang chiếm ưu thế. Thành phần chính của công nghệ mới này là iốt - thứ mà Chile và Nhật Bản đang đi đầu sản xuất.
“Việc phụ thuộc vào một nhà cung cấp polysilicon tiềm ẩn rủi ro”, ông Taenaka thuộc METI cho biết. “Việc thành phần chính của pin quang điện perovskite (PV) là iốt đã giải quyết được một vấn đề quan trọng đối với chúng tôi”.
Yukihiro Kaneko, tổng giám đốc bộ phận phát triển PV perovskite của Panasonic, cho biết: “Thực tế, công chúng đã biết rất nhiều về việc sản xuất pin mặt trời perovskite vì những tiến bộ trong công nghệ này phần lớn đều xuất phát từ các phát hiện trong học thuật. Tuy nhiên, pin mặt trời perovskite không phải là công nghệ chìa khóa trao tay. Nó giống như nấu ăn vậy. Ngay cả khi bạn có chảo rán và nguyên liệu phù hợp, chất lượng thành phẩm vẫn phụ thuộc vào trình độ của đầu bếp”, ông nói.
Trong khi các công ty Nhật Bản chủ yếu tập trung vào việc phát triển perovskite dạng màng, các công ty năng lượng mặt trời lớn của Trung Quốc như Jinko Solar và Longi lại tập trung vào pin mặt trời perovskite kết hợp lớp perovskite với các tấm pin mặt trời polysilicon. Jinko công bố vào tháng 1 rằng họ đã đạt được hiệu suất chuyển đổi 33,84%, vượt xa các tấm pin polysilicon thông thường.
Yana Hryshko, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu chuỗi cung ứng năng lượng mặt trời tại công ty tư vấn năng lượng Wood Mackenzie, cho biết Trung Quốc đang tập trung vào kiểu pin mặt trời kết hợp này. Đã có tình trạng dư thừa đáng kể công suất đối với các mô-đun năng lượng mặt trời, pin mặt trời, tấm wafer và polysilicon.
Theo Yasushi Ninomiya, nhà nghiên cứu điều hành tại Viện Kinh tế Năng lượng Nhật Bản, nếu chi phí của các tấm perovskite có thể giảm xuống tương tự polysilicon do Trung Quốc sản xuất, công nghệ Nhật Bản sẽ sớm cất cánh.
“Hiện tại, chính phủ đang đặt mục tiêu chi phí sản xuất điện là 10 yên/kWh vào năm 2040. Giá trung bình toàn cầu cho các tấm pin polysilicon là 5 đến 6 yên/kWh, giá rẻ nhất là khoảng 2 yên. Còn một chặng đường dài phía trước”, ông nói thêm.
Boston Consulting Group ước tính nếu chi phí giảm xuống còn 10 yên/kWh vào năm 2040, nhu cầu toàn cầu sẽ đạt 1.196 gigawatt, tương đương với tổng công suất lắp đặt năng lượng mặt trời hiện tại là 1.865GW.
Tuy nhiên, các công ty không thể sản xuất hàng loạt nếu không có thị trường đủ lớn. Ngược lại, nếu không giảm chi phí nhờ sản xuất hàng loạt, thị trường sẽ khó có thể phát triển mạnh. Đây là thách thức cho chính Nhật Bản.
Ông Tomohiro Tobari, giám đốc cấp cao của nhóm chiến lược quang điện hiệu suất cao tại Toshiba, cho biết: “Việc tạo ra một thị trường rộng lớn là vấn đề mà các công ty tham gia đều đang chật vật tìm ra giải pháp hiệu quả. Ngành công nghiệp sẽ cần sự hỗ trợ của chính phủ ít nhất đến năm 2030”.
Theo: Nikkei Asia
.png "Ông Trump tuyên bố áp thuế đối ứng 15% với Nhật Bản, hài lòng với thoả thuận 'lớn nhất từ trước đến nay'")
