Nhật Bản sắp tạo ra các tấm pin mặt trời siêu mỏng, có thể bẻ cong, dán hàng loạt lên tường, mái nhà

Trong những năm gần đây, công nghệ pin mặt trời thế hệ mới — đặc biệt là loại perovskite mỏng, nhẹ, linh hoạt — đang được xem như bước nhảy tiếp theo của ngành năng lượng sạch. Giữa bối cảnh đó, hãng Ricoh của Nhật Bản công bố một dự án đầy tham vọng: sử dụng công nghệ inkjet printing để in phun các lớp perovskite lên bề mặt linh hoạt, tạo ra các tấm pin siêu mỏng, có thể bẻ cong, dán lên tường, mái nhà, bề mặt ngoài của toà nhà hoặc những vị trí khó triển khai tấm silicon cứng.

Theo thông cáo của Ricoh cùng đối tác Daiwa House và NTT Anode Energy, dự án của họ đã được lựa chọn trong khuôn khổ Quỹ Đổi mới Xanh (Green Innovation Fund) của chính phủ Nhật Bản. Ricoh sẽ dẫn đầu phát triển công nghệ sản xuất inkjet cho pin perovskite, dự kiến đến năm tài chính 2030 đạt công suất hơn 300 MW. Kinh nghiệm lâu năm về đầu phun mực, hệ thống mực, truyền cuộn (roll-to-roll) đã được tận dụng để tối ưu hóa khả năng in chính xác, tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí sản xuất.

Mục tiêu của Ricoh không chỉ là nhắm vào thị trường trong nước. Công ty này dự tính sản phẩm của mình có thể cung cấp điện cho khoảng 90.000 hộ gia đình mỗi năm nếu thương mại hóa thành công.

Theo Nikkei Asia, Ricoh đặt mình vào vị trí của một trong những đội tiên phong trong sản xuất pin perovskite linh hoạt, định hình tương lai năng lượng đô thị, nơi mọi bề mặt — không chỉ mái nhà — có thể trở thành nguồn điện.

Tuy nhiên, dự án của Ricoh không phải không có thách thức. Các công nghệ perovskite hiện nay vẫn đối mặt với hai rào cản lớn: độ ổn định, tuổi thọ và chi phí sản xuất khi mở rộng quy mô. Về tuổi thọ, pin perovskite truyền thống có tuổi thọ thấp hơn nhiều so với pin silicon (thường kỳ vọng 20–25 năm). Hơn nữa, pin linh hoạt phải chịu ảnh hưởng của môi trường (ẩm, nhiệt, ánh sáng, va đập) khi bẻ cong — điều này làm tăng yêu cầu về vật liệu che chắn và cấu trúc bảo vệ.

Nhật Bản đã đi trước trong việc giải quyết vấn đề này: công ty Sekisui Chemical đã phát triển loại nhựa phủ đặc biệt (resin sealant) để ngăn ẩm xâm nhập, và đang đẩy mạnh sản xuất các tấm film perovskite với niềm tin có thể đạt chi phí ngang ngửa silicon trong tương lai. Theo các chuyên gia Nhật Bản, nếu không mở rộng thị trường quốc tế để đạt quy mô sản xuất lớn, giá thành sẽ khó giảm đủ sâu.

Nhìn rộng hơn, Nhật Bản đang chạy đua quyết liệt để tái định vị mình trong ngành năng lượng mặt trời. Trước đây, Nhật Bản từng là cường quốc trong sản xuất tấm quang điện truyền thống — từ cuối thế kỷ 20 tới đầu thế kỷ 21, nước này chiếm thị phần lớn trong ngành. Nhưng với sự bùng nổ của sản xuất ở Trung Quốc (được hỗ trợ bởi chính sách nhà nước, chi phí nhân công thấp, quy mô sản xuất khổng lồ), quốc gia này đã bị rút khỏi vị trí dẫn đầu.

Chính phủ Nhật Bản, thông qua chương trình “Chiến lược pin mặt trời thế hệ tiếp theo” do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) ban hành, đặt ra mục tiêu sản xuất nội địa 1 GW/năm vào 2030 và lắp đặt 20 GW perovskite vào năm 2040, đồng thời xây dựng chuỗi cung ứng độc lập – đặc biệt tận dụng ưu thế nguồn cung iod – để giảm phụ thuộc vào Trung Quốc.

Trong khi đó, Trung Quốc vẫn nắm giữ lợi thế rất lớn về quy mô, chi phí và doanh nghiệp sản xuất. Trung Quốc hiện chiếm khoảng 80 % công suất sản xuất module quang điện toàn cầu và khoảng 79 % sản xuất polysilicon — nguyên liệu thô quan trọng cho tấm silicon truyền thống. Không chỉ vậy, nhiều công ty Trung Quốc như Jinko Solar, LONGi, Trina Solar đang nghiên cứu và phát triển các tấm pin tandem — kết hợp perovskite + silicon — để vượt giới hạn hiệu suất của silicon đơn thuần.

Tất cả đặt Nhật Bản vào thế “đuổi tốc độ”, phải nhanh chóng vượt qua rào cản kỹ thuật để kịp ngoặt lợi thế trước Trung Quốc. Song song với đầu tư công nghệ, nước này đang tìm cách tận dụng những đặc thù như địa hình núi đồi, diện tích đất phẳng cho các trang trại năng lượng hạn chế, để việc áp dụng các tấm pin linh hoạt — gắn vào mái, vách, mặt ngoài tòa nhà — có thể mở rộng diện thu năng lượng mà không cần đất trống lớn.

Tuy nhiên, rủi ro vẫn chực chờ. Nếu Nhật Bản chậm chân trong việc thương mại hóa, Trung Quốc có thể áp đảo thị trường perovskite. Theo nhận định của ngành, nếu không mở rộng thị trường quốc tế, giá thành perovskite có thể khó đạt mức cạnh tranh với silicon trong tương lai gần.

Trên bình diện toàn cầu, cuộc đua giữa Nhật Bản – Trung Quốc trong lĩnh vực pin mặt trời thế hệ mới chính là biểu tượng của cạnh tranh công nghệ hiện đại, không chỉ về năng lượng mà còn chuỗi cung ứng chiến lược, độc lập công nghệ, an ninh năng lượng và lợi thế kinh tế. Nhật Bản đang cố gắng dùng công nghệ mới để tái hiện uy thế cũ, đặt cược vào sự linh hoạt, nội lực về chất liệu và hỗ trợ nhà nước; trong khi Trung Quốc đang tận dụng lợi thế quy mô, vốn và vị thế dẫn đầu hiện tại để sẵn sàng trấn áp mọi ngóc ngách mới của ngành.

Trở lại với Ricoh, nếu thành công trong việc áp dụng inkjet printing với perovskite — sản xuất rẻ, lớp phim mỏng, dễ áp dụng — công ty này có thể mở ra bước ngoặt cho việc lắp đặt pin mặt trời lên tường, mái, cửa sổ,... Liệu Ricoh có thể trở thành “ngọn cờ” đưa Nhật Bản trở lại đường đua năng lượng sạch toàn cầu? Thời gian và hiệu quả kỹ thuật sẽ trả lời.

Theo: Nikkei Asia, The Japan Times