[trungthuc]

Tại cuộc Triển lãm Thế giới Expo 2025 ở Osaka, các nhân viên đang chống lại cái nóng mùa hè với những chiếc áo khoác đặc biệt có khả năng tự cung cấp điện năng cho hệ thống quạt làm mát. "Lá chắn" kỹ thuật này không phải là những tấm pin silicon cồng kềnh, nặng nề, mà là những tấm pin Mặt trời perovskite siêu mỏng, siêu nhẹ, hé lộ một tương lai nơi mà năng lượng mặt trời có thể được kết hợp vào mọi vật dụng trong cuộc sống hàng ngày.

(Minh họa)

Perovskite: Vật liệu của tương lai cho năng lượng Mặt trời​

Trong nhiều thập kỷ qua, vật liệu silicon đã thống trị thị trường năng lượng Mặt trời, chiếm đến 98% thị trường này. Tuy nhiên, các tấm pin silicon thường cứng, nặng và đòi hỏi các bề mặt phẳng, rộng lớn để cho lắp đặt. Một kỹ thuật mới đang nổi lên như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn: pin Mặt trời perovskite.

Perovskite là một dạng tinh thể có cấu trúc đặc trưng, cho phép chuyển đổi năng lượng Mặt trời trở thành điện năng. Ưu điểm lớn nhất của chúng là nhẹ, linh động, và có chi phí sản xuất rẻ hơn. Đặc biệt, chúng có thể được cho 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 có nhiều mây.

Tuy nhiên, perovskite cũng có một nhược điểm lớn là bị xuống cấp nhanh hơn vật liệu silicon khi tiếp xúc với nhiệt độ, độ ẩm hoặc tia UV. Việc giải quyết về bài toán độ bền này chính là thách thức lớn nhất mà các khoa học gia đang tập trung giải quyết.

Từ áo khoác đến cột đèn: Những ứng dụng thực tế tại Expo 2025​

Cuộc Triển lãm Thế giới Expo 2025 tại Osaka đã trở thành một sân khấu lớn để các công ty cho ra mắt những ứng dụng thực tế của kỹ thuật perovskite.

Nổi bật nhất là chiếc áo vest tiện ích được phát minh ra với sự hợp tác giữa Toyoda Gosei (thuộc Tập đoàn Toyota), công ty khởi nghiệp Enecoat Technologies và công ty 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 sử dụng để cung cấp cho một chiếc quạt đeo ở cổ, giúp làm mát cho người mặc áo này. Đây được xem là "sáng kiến đầu tiên trên thế giới" khi kết hợp pin mặt trời perovskite vào một thiết bị đeo.

Ngoài ra, công ty Ba Lan Saule Technologies cũng cho triển khai các tế bào năng lượng Mặt trời dạng cong trên các "cột điện thông minh" để cung cấp nguồn điện thấp sáng cho đèn đường và camera an ninh. Trong khi đó, công ty Nhật Bản Sekisui Chemical cũng giới thiệu ra một tấm phim năng lượng Mặt trời chỉ dày có một milimet được lắp đặt trên nóc của một bến xe buýt.

Canh bạc chiến lược của Nhật Bản và tiềm năng trên thế giới

Những ứng dụng này cho thấy có một sự đầu tư mạnh mẽ của Nhật Bản vào kỹ thuật perovskite. Quốc gia này đã đặt ra một mục tiêu đầy tham vọng là sẽ tạo ra 20 gigawatts năng lượng Mặt trời từ kỹ thuật mới này vào năm 2040, tương đương với công suất của khoảng 20 nhà máy điện hạt nhân.

Chiến lược này đặc biệt phù hợp với Nhật Bản vì 2 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 xây dựng các trang trại sử dụng năng lượng Mặt trời truyền thống, do đó, các tấm phim perovskite mỏng, nhẹ và linh động có thể được cho lắp đặt 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 những tiến bộ về kỹ thuật pin Mặt trời perovskite đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm và cho áp dụng khá hửu hiệu trong đời sống thực tế. Từ các thiết bị đeo cá nhân đến cơ sở hạ tầng thành phố thông minh, vật liệu này hứa hẹn sẽ làm thay đổi phương cách mà chúng ta đã sáng tạo ra và sử dụng nguồn năng lượng Mặt trời trong tương lai không xa.