Những tấm pin năng lượng mặt trời tiên tiến này có thể biến đổi các khu đô thị thành trung tâm phát điện và có khả năng cạnh tranh với sản lượng của các lò phản ứng hạt nhân.

Cách mạng hóa năng lượng mặt trời

Nhật Bản đang thay đổi ngành năng lượng tái tạo với việc phát triển pin mặt trời perovskite (PSCs), một công nghệ sáng tạo có tiềm năng thay đổi cách tạo ra năng lượng mặt trời.

Nhẹ, linh hoạt và thích ứng cao, những "siêu tấm pin" mặt trời này hướng đến việc giải quyết bài toán thiếu hụt đất đai và tái định nghĩa khả năng sản xuất năng lượng sạch trong các môi trường đô thị.

Trong nhiều năm, các tấm pin mặt trời truyền thống dựa trên silicon đã thống trị thị trường năng lượng tái tạo. Dù hiệu quả nhưng kích thước cồng kềnh và độ cứng của chúng thường hạn chế khả năng ứng dụng tại những khu vực đông dân cư như Nhật Bản.

Pin perovskite ra đời với sự kết hợp giữa tính linh hoạt và hiệu suất vượt trội. Những tấm pin nhẹ này có thể được tích hợp vào tường nhà, cửa sổ, mái ô tô, thậm chí cả đèn đường, biến các bề mặt thông thường thành nguồn thu hoạch năng lượng.

Bộ Công nghiệp Nhật Bản đặt mục tiêu tham vọng - sản xuất 20 gigawatt điện từ PSCs vào năm tài khóa 2040, tương đương với sản lượng của 20 lò phản ứng hạt nhân. Đây là một phần trong chiến lược lớn hơn của Nhật Bản nhằm đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, tận dụng lợi thế là nước sản xuất i ốt lớn thứ hai thế giới - một thành phần quan trọng trong chế tạo PSC.

Giải quyết bài toán năng lượng đô thị

Không giống các tấm pin mặt trời truyền thống cần diện tích rộng lớn, PSCs phát huy hiệu quả trong bối cảnh đô thị, đặc biệt là ở các thành phố có không gian hạn chế. Khả năng thích ứng của chúng có thể biến các tòa nhà chọc trời thành các nhà máy điện thẳng đứng, mở đường cho các khu vực đô thị tạo ra lượng năng lượng sạch đáng kể.

Hơn nữa, PSCs có thể tích hợp vào hệ thống năng lượng lai, kết hợp giữa năng lượng gió và mặt trời để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng. Đây là một lợi thế lớn đối với Nhật Bản, quốc gia từ lâu đã gặp khó khăn với vấn đề không gian trong phát triển năng lượng tái tạo.

Dù có tiềm năng to lớn, PSCs vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Độ bền và chi phí sản xuất cao vẫn là vấn đề đáng lo ngại, nhưng các nhà nghiên cứu lạc quan rằng với những bước tiến trong công nghệ, chi phí của PSCs có thể giảm mạnh xuống mức cạnh tranh 10 yen Nhật (khoảng 1.600 đồng - PV) mỗi watt vào năm 2040.

Cam kết của Nhật Bản với năng lượng tái tạo được thúc đẩy mạnh mẽ sau thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011, sự kiện cho thấy sự cần thiết của nguồn năng lượng an toàn và bền vững hơn. Kể từ đó, năng lượng mặt trời đã tăng từ 1,9% năm 2014 lên gần 10% tổng sản lượng điện của Nhật Bản.

Chính phủ đặt mục tiêu đầy tham vọng là nâng tỉ lệ tiêu thụ năng lượng tái tạo lên 36 - 38% vào năm 2030, với PSCs đóng vai trò chủ chốt trong việc hiện thực hóa mục tiêu này. Bằng cách làm cho PSCs trở nên rẻ hơn và phổ biến hơn, Nhật Bản kỳ vọng sẽ mở rộng ứng dụng công nghệ này trong cả lĩnh vực dân dụng và thương mại.

Việc Nhật Bản chấp nhận PSCs không chỉ là vấn đề năng lượng mà còn liên quan đến an ninh kinh tế. Bằng cách sử dụng các nguồn tài nguyên trong nước như i ốt, Nhật Bản có thể giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng nước ngoài, đồng thời củng cố ngành năng lượng tái tạo của mình. Chiến lược này đưa Nhật Bản vào vị thế dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực đổi mới bền vững.

Các công ty như Sekisui Chemical Co. đã bắt tay vào phát triển các mô đun PSC tiên tiến, dự đoán sẽ được ứng dụng rộng rãi vào những năm 2030. Được hỗ trợ bởi các ưu đãi của chính phủ, những nỗ lực này cho thấy quyết tâm của Nhật Bản trong việc giành lại vị thế dẫn đầu công nghệ năng lượng mặt trời, một vị trí họ từng nắm giữ trước khi bị các nhà sản xuất Trung Quốc vượt mặt.

Hơn thế nữa, chiến lược tập trung vào PSCs của Nhật Bản đang trở thành một hình mẫu đầy cảm hứng cho các quốc gia khác. Bằng cách khai thác công nghệ tiên tiến và ưu tiên tính bền vững, Nhật Bản đang chứng minh rằng năng lượng tái tạo có thể phát triển mạnh mẽ ngay cả trong những môi trường hạn chế về tài nguyên.

Iceland xây nhà máy năng lượng Mặt trời trên không gian

Con người đã cân nhắc về lựa chọn và khả năng của năng lượng Mặt trời từ không gian trong nhiều năm. Điều này có thể trở thành hiện thực chỉ trong vài năm nữa tại Iceland.