Pin mặt trời perovskite — công nghệ đột phá sẽ khiến điện mặt trời rẻ hơn bao giờ hết

Theo CleanTechnica, công nghệ pin mặt trời perovskite đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm để tiến vào thị trường thương mại, với sự dẫn dắt của startup Sofab Inks (Mỹ) cùng nhiều đối tác tại Anh, Nhật Bản và Úc. Công nghệ này hứa hẹn cắt giảm đáng kể chi phí điện mặt trời — yếu tố có ý nghĩa lớn đối với cả ngành năng lượng tái tạo lẫn hạ tầng sạc xe điện toàn cầu.

Perovskite là gì và vì sao quan trọng?

Khác với pin silicon truyền thống đòi hỏi quy trình sản xuất tiêu tốn nhiều năng lượng, pin perovskite có thể được phủ lên bề mặt dưới dạng mực hoặc sơn bằng phương pháp in cuộn (roll-to-roll), giúp đơn giản hóa sản xuất và giảm chi phí đáng kể. Công nghệ này được thử nghiệm lần đầu vào năm 2009 nhưng gặp thách thức về độ bền — vấn đề gần đây đã được giải quyết thông qua các giải pháp thương mại.

Về hiệu suất, một nhóm nghiên cứu tại Úc đã đạt hiệu suất chuyển đổi 23,3% trên pin ba lớp tiếp giáp (triple-junction) kích thước khoảng 16 cm², kết hợp hai loại perovskite và silicon. Phiên bản nhỏ hơn (1 cm²) thậm chí đạt 27,06%. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm HZB (Đức) phát triển tổ hợp perovskite-graphene giúp cải thiện độ bền so với các phương pháp dùng polymer truyền thống.

Ưu điểm vượt trội so với silicon

Pin perovskite sở hữu nhiều lợi thế nổi bật:

• Trọng lượng siêu nhẹ: Tấm pin perovskite nhẹ hơn nhiều so với silicon, cho phép lắp đặt trên khoảng 30% mái nhà thương mại trên toàn thế giới — vốn không chịu được tải trọng của tấm pin silicon thông thường.
• Sản xuất tiết kiệm năng lượng: Quy trình in phủ tiêu tốn ít năng lượng hơn so với quy trình chế tạo silicon.
• Chi phí thấp hơn: Phương pháp sản xuất đơn giản hứa hẹn giảm giá thành vượt xa mức cải tiến gia tăng của silicon.
• Chuỗi cung ứng linh hoạt: Thành phần vật liệu thay thế giúp giảm phụ thuộc vào các nguyên tố hiếm.

Các công ty tiên phong

Sofab Inks (Kentucky, Mỹ) phát triển loại mực nano lỏng thay thế các vật liệu đắt đỏ trong pin perovskite. Công ty khởi nguồn từ Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Tái tạo Conn thuộc Đại học Louisville, do các nhà nghiên cứu Sashil Chapagain, Blake Martin và Peter Armstrong sáng lập. Sofab cũng hợp tác với Alpha Precision Systems phát triển công thức sử dụng thiếc (tin-based) nhằm giảm thêm chi phí.

Tại Mỹ còn có Swift Solar — hãng đã mua thiết bị sản xuất từ công ty Đức Meyer Burger (phá sản) vào tháng 3, và Caelux Corporation (California) đang hợp tác với Solx (Puerto Rico) để sản xuất pin tandem trong nước.

Ở Anh, Power Roll phối hợp cùng Đại học Queen Mary London phát triển công nghệ perovskite siêu nhẹ. Đại học Queen Mary chỉ ra rằng riêng tại Anh đã có khoảng 12 tỷ m² mái nhà không thể lắp tấm pin thông thường — một thị trường tiềm năng khổng lồ. Power Roll cũng hợp tác với Tokyo Gas (Nhật Bản) sử dụng phương pháp thi công độc quyền bằng keo dán.

Tại Úc, Halocell đang tích hợp công nghệ perovskite của Sofab vào hệ thống sản xuất cuộn và hiện đã gửi mẫu đánh giá cho khách hàng.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Việt Nam hiện là một trong những quốc gia có tiềm năng điện mặt trời lớn nhất Đông Nam Á, nhưng chi phí lắp đặt vẫn là rào cản với nhiều hộ gia đình và doanh nghiệp. Công nghệ perovskite khi thương mại hóa thành công có thể tạo ra bước ngoặt:

• Giảm chi phí trạm sạc năng lượng mặt trời: Các trạm sạc xe điện tích hợp pin mặt trời sẽ có chi phí đầu tư thấp hơn, thúc đẩy mô hình sạc xanh độc lập tương tự chương trình thí điểm của Zipcar tại Boston.
• Mở rộng diện tích lắp đặt: Với trọng lượng nhẹ, perovskite có thể lắp trên các mái nhà xưởng, kho bãi — nơi tấm pin silicon truyền thống quá nặng — tạo thêm nguồn điện phục vụ sạc xe điện.
• Hỗ trợ chiến lược phát triển bền vững: Khi VinFast và các hãng xe điện nội địa mở rộng mạng lưới, nguồn năng lượng sạch giá rẻ sẽ là lợi thế cạnh tranh lớn cho hạ tầng trạm sạc tại Việt Nam.

Tổng kết

Công nghệ pin mặt trời perovskite đang chuyển từ giai đoạn nghiên cứu sang thương mại hóa với tốc độ ngày càng nhanh. Dù trên toàn cầu mới chỉ 2% công trình được lắp pin mặt trời, tiềm năng thị trường còn rất lớn. Với chi phí thấp hơn, trọng lượng nhẹ hơn và quy trình sản xuất đơn giản hơn silicon, perovskite có thể trở thành động lực quan trọng thúc đẩy năng lượng tái tạo — và gián tiếp giúp hạ tầng sạc xe điện phát triển bền vững hơn trong tương lai gần.

Nguồn: CleanTechnica