Các nhà nghiên cứu năng lượng khẳng định, điều này không còn xa vời nữa. Và lợi nhuận của ngành công nghiệp trị giá 42 tỷ đô-la sẽ bị gián đoạn bởi một thứ gọi là Perovskites, nguyên liệu dùng để hấp thu ánh sáng.
Perovskites có thể trộn vào dung dịch chất lỏng và bám được trên nhiều bề mặt. Nó hoàn toàn có thể đóng vai trò của những tấm pin mặt trời làm bằng silicon hiện nay.
Diễn đàn Kinh tế Thế giới đã bình chọn Perovskite là một trong 10 công nghệ hàng đầu năm 2016. Cùng với đó, các nhà sản xuất pin mặt trời, các trường đại học hàng đầu tại châu Âu, Mỹ và châu Á cũng đang cạnh tranh nhau để thương mại hóa công nghệ này.
Một công ty tại Anh cũng mong muốn sản xuất được một tấm pin bằng Peroviskite vào cuối năm 2018.
Theo đánh giá của nhóm nghiên cứu công nghệ Perovskites tại trường đại học Tokyo Hiroshi Segawa, “đây sẽ là công nghệ dẫn đầu ngành chế tạo pin năng lượng mặt trời với mức chi phí thấp”.
Quá trình chế tạo tấm pin Perovskite: Nguồn: Phòng thí nghiệm Segawa, Đại học Tokyo.
Tính hiệu quả của Perovskite được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2006. Khi một giáo sư tại trường đại học Toin, tỉnh Yokohama Tsutomu Miyasaka, Nhật Bản tiếp cận một sinh viên quan tâm về việc kiểm tra chất lượng các loại vật liệu có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời sang điện năng.
Ý tưởng sử dụng Perovskite dựa trên cấu trúc một loại khoáng chất được đặt tên theo nhà khoáng học người Nga Lev Perovski, nhưng bước đầu đã không đem lại kết quả gì. Cấu trúc của nó không được hiểu rõ và khi đó ngành công nghiệp cũng đã sử dụng silicon là vật liệu tốt nhất có thể chuyển ánh sáng thành điện năng.
Tuy nhiên, mọi thứ bắt đầu thay đổi với Perovskite, khi nghiên cứu đầu tiên về vật liệu này được nhóm của Miyasaka công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical Society năm 2009.
Bảng so sánh hiệu suất giữa tấm pin Silicon và Perovskite. Nguồn: Martin Green đại học New South Wales
Hiệu suất gia tăng
Kể từ đó, tiếng tăm của Perovskite đã lan rộng, tạo nên bước đột phát lớn. Đến năm 2012, hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện của vật liệu đã tăng lên trên 10%.
Theo Martin Green, giáo sư nghiên cứu Perovskites tại trường Đại học New South Wales: “Perovskite thu hút sự chú ý của rất nhiều nhà nghiên cứu đang tập trung vào các vật liệu khác. Chỉ trong một đêm, hơn 10.000 nhà nghiên cứu đã chuyển hẳn sang phát triển Perovskites”.
Hiệu quả của tấm Perovskite đang tiến xa hơn, vượt quá 20% khi ở trong phòng thí nghiệm, gần bằng với mức độ của các tấm silicon. Theo ghi nhận của Diễn đàn Kinh tế Thế giới, mức chuyển đổi của tấm silicon đang bị mắc kẹt tại con số 25% hơn 15 năm qua.
Các bức tường pin mặt trời
Các nghiên cứu đã nâng cao khả năng của chất Perovskite để một ngày nào đó có thể sơn lên trên xe, cửa sổ và những bức tường.
Công ty Oxford Photovoltaics - một nơi sản xuất pin mặt trời của đại học Oxford thông báo rằng, họ đang phát triển một lớp Perovskite in thẳng lên những tấm pin silicon. Vào tháng 12.2016, họ đã được tài trợ khoảng 8,1 triệu bảng (khoảng 10 triệu đô-la) từ các nhà đầu tư bao gồm cả Staoil ASA (nhà cung cấp khí đốt tự nhiên cho Châu Âu) để phát triển đề tài trên.
Tổng giám đốc của Oxford PV cho biết: “Chúng tôi đang hi vọng sản phẩm sẽ được ra mắt vào cuối năm 2017, cần thêm một chút thời gian để chứng nhận chất lượng và sản phẩm đầu tiên sẽ được thương mại hóa vào cuối năm 2018”.
Tuy nhiên những thách thức vẫn còn rất nhiều. Masanori Iida, nhân viên của phòng công nghệ và thiết kế Panasonic chia sẻ: “Đầu tiên, các nhà nghiên cứu phải đảm bảo rằng vật liệu này có thể ổn định tại môi trường bên ngoài trong một thời gian dài. Thứ hai, công nghệ sơn chất Perovskite lên bề mặt các vật liệu cũng cần phải được nâng cấp".
Các nhà nghiên cứu khác cũng lo ngại tính khả thi về mặt thương mại của công nghệ năng lượng mặt trời mới này. Giáo sư Green của đại học New South Wales chia sẻ: “Chúng ta sẽ phải mất hơn 5 năm nữa. Để bán được bất kỳ công nghệ nào, nó cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng, điều đó cần rất nhiều thời gian”.
