Khôi Nguyên
Topaz
Tại Triển lãm Thế giới Expo 2025 ở Osaka, các nhân viên đang chống lại cái nóng mùa hè bằng những chiếc áo khoác đặc biệt có khả năng tự cung cấp năng lượng cho quạt làm mát. "Lá chắn" công nghệ này không phải là những tấm pin silicon nặng nề, mà là những tấm pin mặt trời perovskite siêu mỏng, siêu nhẹ, hé lộ một tương lai nơi năng lượng mặt trời có thể được tích hợp vào mọi vật dụng trong cuộc sống hàng ngày.
Trong nhiều thập kỷ, silicon đã thống trị thị trường năng lượng mặt trời, chiếm tới 98% thị phần. Tuy nhiên, các tấm pin silicon thường cứng, nặng và đòi hỏi các bề mặt phẳng, rộng lớn để lắp đặt. Một công nghệ mới đang nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn: pin mặt trời perovskite.
Perovskite là một họ tinh thể có cấu trúc đặc trưng, cho phép chúng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Ưu điểm lớn nhất của chúng là nhẹ, linh hoạt, và có chi phí sản xuất rẻ hơn. Đặc biệt, chúng có thể được điều chỉnh để hấp thụ một dải ánh sáng rộng hơn và thậm chí có thể sạc được trong bóng râm hoặc trong điều kiện trời nhiều mây.
Tuy nhiên, perovskite cũng có một nhược điểm lớn là chúng xuống cấp nhanh hơn silicon khi tiếp xúc với nhiệt, độ ẩm hoặc tia UV. Việc giải quyết bài toán độ bền này chính là thách thức lớn nhất mà các nhà khoa học đang tập trung giải quyết.
Triển lãm Thế giới Expo 2025 tại Osaka đã trở thành một sân khấu lớn để các công ty trình diễn những ứng dụng thực tế của công nghệ perovskite.
Nổi bật nhất là chiếc áo vest tiện ích được phát triển bởi sự hợp tác giữa Toyoda Gosei (thuộc Tập đoàn Toyota), công ty khởi nghiệp Enecoat Technologies và nhà sản xuất dệt may Seiren. Chiếc áo này được trang bị các tấm phim năng lượng mặt trời perovskite siêu mỏng, mỗi tấm nặng chưa đến 4 gram, nhẹ hơn cả một tờ giấy. Năng lượng thu được sẽ được dùng để cung cấp cho một chiếc quạt đeo cổ, giúp làm mát cho người mặc. Đây được xem là "sáng kiến đầu tiên trên thế giới" tích hợp pin mặt trời perovskite vào một thiết bị đeo.
Ngoài ra, công ty Ba Lan Saule Technologies cũng triển khai các tế bào năng lượng mặt trời dạng cong trên các "cột thông minh" để cấp điện cho đèn đường và camera an ninh. Trong khi đó, công ty Nhật Bản Sekisui Chemical giới thiệu một tấm phim năng lượng mặt trời dày chỉ một milimet được lắp đặt trên nóc của một bến xe buýt.
Những ứng dụng này cho thấy một sự đầu tư mạnh mẽ của Nhật Bản vào công nghệ perovskite. Quốc gia này đã đặt ra một mục tiêu đầy tham vọng là tạo ra 20 gigawatt năng lượng mặt trời từ công nghệ này vào năm 2040, tương đương công suất của khoảng 20 nhà máy điện hạt nhân.
Chiến lược này đặc biệt phù hợp với Nhật Bản vì hai lý do. Thứ nhất, Nhật Bản là nước sản xuất i-ốt lớn thứ hai thế giới, một thành phần chính trong perovskite. Thứ hai, địa hình đồi núi của Nhật Bản hạn chế khả năng phát triển các trang trại năng lượng mặt trời truyền thống, do đó, các tấm phim perovskite mỏng, nhẹ và linh hoạt có thể được triển khai trên nhiều bề mặt khác nhau là một giải pháp lý tưởng.
Dù thách thức về độ bền vẫn còn đó, nhưng những ứng dụng sáng tạo được trưng bày tại Expo 2025 đã cho thấy công nghệ pin mặt trời perovskite đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm. Từ các thiết bị đeo cá nhân đến cơ sở hạ tầng thành phố thông minh, vật liệu này hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta tạo ra và sử dụng năng lượng mặt trời trong tương lai.
Perovskite: Vật liệu của tương lai cho năng lượng mặt trời
Trong nhiều thập kỷ, silicon đã thống trị thị trường năng lượng mặt trời, chiếm tới 98% thị phần. Tuy nhiên, các tấm pin silicon thường cứng, nặng và đòi hỏi các bề mặt phẳng, rộng lớn để lắp đặt. Một công nghệ mới đang nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn: pin mặt trời perovskite.
Perovskite là một họ tinh thể có cấu trúc đặc trưng, cho phép chúng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Ưu điểm lớn nhất của chúng là nhẹ, linh hoạt, và có chi phí sản xuất rẻ hơn. Đặc biệt, chúng có thể được điều chỉnh để hấp thụ một dải ánh sáng rộng hơn và thậm chí có thể sạc được trong bóng râm hoặc trong điều kiện trời nhiều mây.
Tuy nhiên, perovskite cũng có một nhược điểm lớn là chúng xuống cấp nhanh hơn silicon khi tiếp xúc với nhiệt, độ ẩm hoặc tia UV. Việc giải quyết bài toán độ bền này chính là thách thức lớn nhất mà các nhà khoa học đang tập trung giải quyết.
Từ áo khoác đến cột đèn: Những ứng dụng thực tế tại Expo 2025
Triển lãm Thế giới Expo 2025 tại Osaka đã trở thành một sân khấu lớn để các công ty trình diễn những ứng dụng thực tế của công nghệ perovskite.
Nổi bật nhất là chiếc áo vest tiện ích được phát triển bởi sự hợp tác giữa Toyoda Gosei (thuộc Tập đoàn Toyota), công ty khởi nghiệp Enecoat Technologies và nhà sản xuất dệt may Seiren. Chiếc áo này được trang bị các tấm phim năng lượng mặt trời perovskite siêu mỏng, mỗi tấm nặng chưa đến 4 gram, nhẹ hơn cả một tờ giấy. Năng lượng thu được sẽ được dùng để cung cấp cho một chiếc quạt đeo cổ, giúp làm mát cho người mặc. Đây được xem là "sáng kiến đầu tiên trên thế giới" tích hợp pin mặt trời perovskite vào một thiết bị đeo.
Ngoài ra, công ty Ba Lan Saule Technologies cũng triển khai các tế bào năng lượng mặt trời dạng cong trên các "cột thông minh" để cấp điện cho đèn đường và camera an ninh. Trong khi đó, công ty Nhật Bản Sekisui Chemical giới thiệu một tấm phim năng lượng mặt trời dày chỉ một milimet được lắp đặt trên nóc của một bến xe buýt.
Canh bạc chiến lược của Nhật Bản và tiềm năng toàn cầu
Những ứng dụng này cho thấy một sự đầu tư mạnh mẽ của Nhật Bản vào công nghệ perovskite. Quốc gia này đã đặt ra một mục tiêu đầy tham vọng là tạo ra 20 gigawatt năng lượng mặt trời từ công nghệ này vào năm 2040, tương đương công suất của khoảng 20 nhà máy điện hạt nhân.
Chiến lược này đặc biệt phù hợp với Nhật Bản vì hai lý do. Thứ nhất, Nhật Bản là nước sản xuất i-ốt lớn thứ hai thế giới, một thành phần chính trong perovskite. Thứ hai, địa hình đồi núi của Nhật Bản hạn chế khả năng phát triển các trang trại năng lượng mặt trời truyền thống, do đó, các tấm phim perovskite mỏng, nhẹ và linh hoạt có thể được triển khai trên nhiều bề mặt khác nhau là một giải pháp lý tưởng.
Dù thách thức về độ bền vẫn còn đó, nhưng những ứng dụng sáng tạo được trưng bày tại Expo 2025 đã cho thấy công nghệ pin mặt trời perovskite đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm. Từ các thiết bị đeo cá nhân đến cơ sở hạ tầng thành phố thông minh, vật liệu này hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta tạo ra và sử dụng năng lượng mặt trời trong tương lai.