Nhật Bản đặt mục tiêu đạt công suất 20 gigawatt (GW) từ pin mặt trời Perovskite (PSC) vào năm 2040 – tương đương 20 lò phản ứng hạt nhân.
Những ý chính:
- Nhật Bản đầu tư 1,5 tỷ USD vào pin mặt trời Perovskite (PSC), đặt mục tiêu đạt 20GW vào năm 2040 để thương mại hóa công nghệ và cạnh tranh với Trung Quốc.
- Pin PSC có cấu trúc màng mỏng, linh hoạt, hiệu suất cao (25%), hấp thụ ánh sáng tốt hơn silicon, nhưng còn hạn chế về độ bền và sản xuất hàng loạt.
- Nhật Bản sở hữu 1/3 sản lượng iốt toàn cầu, giúp đảm bảo chuỗi cung ứng PSC, hướng đến trung hòa carbon vào năm 2050.
Chính phủ Nhật Bản đã cam kết khoản đầu tư khoảng 1,5 tỷ USD, trong đó có khoản trợ cấp 157 tỷ yên (tương đương 1 tỷ USD) cho Sekisui Chemical – công ty tiên phong trong phát triển công nghệ PSC. Kế hoạch này nhằm thương mại hóa pin Perovskite và giúp Nhật Bản cạnh tranh với Trung Quốc trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.
Perovskite là khoáng chất oxit canxi titan, lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1839 bởi nhà khoáng vật học người Đức Gustav Rose tại dãy núi Ural, Nga. Tên gọi “Perovskite” được đặt theo tên một nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski (1792–1856).
Về sau, thuật ngữ Perovskite được mở rộng để chỉ một nhóm hợp chất có cấu trúc tinh thể tương tự. Trong lĩnh vực pin mặt trời, vật liệu Perovskite được sử dụng là halide perovskite.
Pin Perovskite hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện – chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Khi ánh sáng chiếu vào, vật liệu Perovskite hấp thụ năng lượng và tạo ra các cặp electron – lỗ trống.
Các hạt electron và lỗ trống này di chuyển theo hướng ngược nhau, tạo thành dòng điện. Pin Perovskite có cấu trúc p-n junction giống pin silicon, giúp tối ưu quá trình tách và thu thập dòng điện. Dòng điện sau đó được dẫn đến các thiết bị điện tử hoặc lưu trữ trong pin.
Điểm nổi bật của Perovskite là khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh trên nhiều dải quang phổ, giúp hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với pin mặt trời truyền thống. Dù công nghệ này vẫn đang được nghiên cứu, nó đang thu hút sự quan tâm lớn nhờ tiềm năng tạo ra nguồn năng lượng sạch và hiệu quả.
So với pin mặt trời silicon truyền thống, pin Perovskite vượt trội nhờ việc có thể sản xuất dưới dạng màng mỏng, dễ dàng gắn lên nhiều bề mặt thông thường và thậm chí là quần áo với hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên đến 25%, cao hơn một số loại pin mặt trời dùng silicon (tỷ lệ đối với các tấm silicon thương mại thông thường rơi vào khoảng 18% đến 22%). Sản xuất Perovskite cũng tiêu thụ ít tài nguyên và có thể được tích hợp vào các hệ thống năng lượng xanh dễ dàng hơn.
Dù không phải cường quốc về tài nguyên, Nhật Bản lại là nước sản xuất iốt (thành phần quan trọng trong sản xuất perovskite) lớn thứ hai thế giới chỉ sau Chile, chiếm khoảng 1/3 sản lượng toàn cầu. Nhật Bản được kỳ vọng có thể xây dựng một chuỗi cung ứng độc lập để có nguồn cung ổn định về loại pin mới, qua đó giúp đảm bảo an ninh kinh tế. Tính đến tháng 4/2024, pin mặt trời sử dụng vật liệu silicon tạo ra gần 10% sản lượng điện của quốc gia mặt trời mọc.
Dù vậy, pin PSC vẫn gặp một số hạn chế như độ bền kém hơn so với pin silicon và khả năng sản xuất hàng loạt chưa được tối ưu. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ mạnh từ chính phủ và các doanh nghiệp, Nhật Bản kỳ vọng sẽ khắc phục các rào cản này, đưa PSC trở thành nguồn năng lượng tái tạo chủ lực vào năm 2040. Việc phát triển PSC cũng giúp Nhật Bản tiến gần hơn đến mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050, đồng thời mở ra cơ hội xuất khẩu công nghệ, tạo lợi thế trong ngành năng lượng tái tạo toàn cầu.
