Theo WSJ, vị thế gần như độc quyền của Trung Quốc trên thị trường năng lượng mặt trời đang thúc đẩy Mỹ và các đồng minh tăng cường tìm kiếm các giải pháp thay thế.
Các kỹ sư Nhật Bản tin rằng họ đã tìm thấy một loại pin mặt trời ưu việt hơn với độ mỏng không khác gì cuộn film máy ảnh, quốc gia này hiện sẽ thúc đẩy công nghệ này bằng nhiều khoản hỗ trợ khác nhau.
Đây là một dấu hiệu cho thấy năng lượng tái tạo, cùng với những lĩnh vực công nghệ cao khác như chất bán dẫn, đã trở thành một cuộc cạnh tranh vô cùng quan trọng giữa các quốc gia.
Hiện tại, các công ty Trung Quốc kiểm soát hơn 80% chuỗi cung ứng toàn cầu đối với tấm pin mặt trời silicon. Thậm chí, thị phần của Trung Quốc về polysilicon - vật liệu cốt lõi cho các tấm pin, còn cao hơn.
 |
| Nhật Bản và nhiều quốc gia khác đang tìm cách phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc trên thị trường năng lượng tái tạo. Ảnh: Getty Images |
Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết: “Thế giới sẽ gần như hoàn toàn phụ thuộc vào Trung Quốc trong việc cung cấp vật liệu quan trọng để sản xuất tấm pin mặt trời cho đến năm 2025”.
Do đó, Nhật Bản đang tìm kiếm giải pháp năng lượng mặt trời mới, tập trung vào pin mặt trời perovskite không sử dụng silicon.
Được phát minh bởi nhà khoa học Nhật Bản Tsutomu Miyasaka, các tế bào sử dụng khoáng chất tạo thành cấu trúc tinh thể gọi là perovskite, có thể được sử dụng trong một thiết bị biến tia nắng mặt trời thành điện năng.
Một yếu tố quan trọng trong sản xuất perovskite là iốt. Mặc dù không phải là một cường quốc về tài nguyên nhưng Nhật Bản lại là nước sản xuất iốt lớn thứ 2 thế giới sau Chile, chiếm khoảng 1/3 sản lượng toàn cầu.
Bên cạnh đó, các nhà phát triển pin perovskite cho biết độ nhẹ và tính linh hoạt giúp loại pin này trở nên khác biệt. Lớp perovskite tinh thể chỉ dày một micron, tạo ra một tế bào có trọng lượng bằng 1/10 và độ dày bằng 1/20 so với pin mặt trời hiện tại. 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.
Perovskite đã được nghiên cứu trong hơn 1 thập kỷ nhưng hiệu quả ban đầu không thể sánh bằng silicon khi 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.
Giờ đây, dữ liệu từ Bộ Năng lượng Mỹ chỉ ra perovskite đã bắt kịp hoặc thậm chí vượt qua silicon, với tỷ lệ chuyển đổi cao tới 25% hoặc hơn. Còn ở các tấm silicon thương mại thông thường, tỷ lệ rơi vào khoảng 18% đến 22%.
Thủ tướng Nhật Bản Fumio Kishida cũng cam kết sẽ biến công nghệ này thành hiện thực về mặt thương mại trong 2 năm. Theo WSJ, 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.
 |
| Nhiều kỹ sư tin rằng Nhật Bản có lợi thế về công nghệ, đòi hỏi sự khéo léo và chính xác cực kỳ cao. Ảnh: WSJ |
Thách thức hiện tại là giảm chi phí sản xuất và giải quyết vấn đề độ ẩm.
Vì vậy, Sekisui Chemical - đơn vị cung cấp các tấm film, đang giải quyết vấn đề về độ ẩm. Họ đã phát triển thành công chất bịt kín cho phép tế bào tồn tại được 10 năm.
Ngoài ra, Sekisui cũng thử nghiệm pin perovskite ngoài trời trên các bề mặt không phù hợp với tấm silicon. Họ đang tìm cách đặt chúng ở các ga xe lửa và các cơ sở công cộng khác.
Tấm film năng lượng mặt trời mới có hình dáng tương tự như loại film trước đây thường dùng cho máy ảnh, ngoại trừ việc nó rộng hơn film máy ảnh 35mm.
Takeharu Morita, Giám đốc dự án tiết lộ công ty đã sản xuất thử nghiệm cuộn phim dài 30cm và lên kế hoạch sản xuất thương mại vào năm 2025. Những người ủng hộ tin rằng chi phí sản xuất cuối cùng cũng sẽ thấp hơn.
Nhận thấy xu hướng mới về loại pin này, công ty Trung Quốc DaZheng (Jiangsu) Micro Nano Technology cũng nhanh chóng sản xuất thương mại perovskite vào năm 2022 và có kế hoạch tăng công suất lên gấp 10 lần.
Tuy nhiên, nhiều kỹ sư tin rằng Nhật Bản vẫn có lợi thế về công nghệ, vì việc tạo ra lớp perovskite siêu mỏng đồng nhất đòi hỏi sự khéo léo chính xác, vốn là thế mạnh của ngành sản xuất Nhật Bản.
Miyasaka, nhà phát minh ra tế bào perovskite, bình luận: “Càng phức tạp thì người Trung Quốc càng khó sao chép nó”.
Nhằm lấy lại vị thế về thị phần sản xuất các tấm silicon, Tokyo đã chi hơn 400 triệu USD để giúp các công ty sản xuất hàng loạt tế bào perovskite. Để hỗ trợ các công nghệ năng lượng mặt trời, Bộ Năng lượng Mỹ cũng đưa ra chương trình trị giá 29 triệu USD trong năm tài chính 2022.
