Nước láng giềng phát minh ra công nghệ mới cực khó sao chép: "Tin buồn" cho ngôi vị số 1 của Trung Quốc?

Phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc

Tình trạng gần như độc quyền của Trung Quốc trên thị trường năng lượng mặt trời đã thúc đẩy Mỹ và các đồng minh tăng cường tìm kiếm giải pháp thay đổi tình hình. Trong một tín hiệu tích cực, các kỹ sư Nhật Bản tin rằng họ đã tìm thấy một loại pin mặt trời ưu việt hơn với độ mỏng không khác gì phim máy ảnh, theo Nikkei.

Nhật Bản đang thúc đẩy công nghệ này bằng nhiều khoản hỗ trợ khác nhau, một dấu hiệu cho thấy năng lượng tái tạo , cùng với các lĩnh vực công nghệ cao khác như chất bán dẫn, đã trở thành một cuộc cạnh tranh vô cùng quan trọng giữa các quốc gia.

Các công ty Trung Quốc hiện kiểm soát hơn 80% chuỗi cung ứng toàn cầu về tấm pin mặt trời silicon. Thậm chí, thị phần polysilicon - vật liệu cốt lõi cho các tấm pin – cũng nằm trong tay quốc gia tỷ dân với tỷ lệ còn cao hơn.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết: "Thế giới sẽ gần như hoàn toàn phụ thuộc vào Trung Quốc trong việc cung cấp các vật liệu quan trọng cho sản xuất tấm pin mặt trời cho đến năm 2025".

Nhật Bản đang tìm kiếm giải pháp năng lượng mặt trời nội địa với việc tập trung vào pin mặt trời perovskite không sử dụng silicon.

Được phát minh bởi nhà khoa học Nhật Bản Tsutomu Miyasaka, các tế bào pin sử dụng khoáng chất tạo thành cấu trúc tinh thể gọi là perovskite, có thể được sử dụng trong thiết bị biến tia nắng mặt trời thành điện năng.

Một yếu tố quan trọng trong sản xuất perovskite là iốt. Mặc dù không phải là một cường quốc về tài nguyên nhưng Nhật Bản lại là nước sản xuất iốt lớn thứ hai thế giới sau Chile, chiếm khoảng 1/3 sản lượng toàn cầu.

"Hãy nhìn xem Trung Quốc đang làm gì với chất bán dẫn. Đó là sự độc quyền", Miyasaka nói, đề cập đến các hạn chế xuất khẩu của Bắc Kinh đối với các nguyên tố quý hiếm gali và germanium được sử dụng trong chip. "Với pin perovskite, các thành phần có thể được sản xuất trong nước."

Pin Perovskite đã được nghiên cứu trong hơn một thập kỷ nhưng ban đầu không thể sánh bằng silicon về hiệu quả biến ánh sáng thành điện và có xu hướng suy giảm trong điều kiện ẩm ướt.

Vì vậy, perovskite đã được sử dụng bên trong các tấm silicon phủ thủy tinh để tăng hiệu quả của cái được gọi là tế bào pin song song.

Hiện tại, các tế bào pin chỉ chứa perovskite đã bắt kịp hoặc thậm chí vượt qua các đối thủ silicon, với tỷ lệ chuyển đổi cao tới 25% hoặc hơn, theo dữ liệu của Bộ Năng lượng Mỹ, so sánh với tỷ lệ khoảng 18% đến 22% đối với các tấm silicon thương mại thông thường.

Thách thức hiện nay là làm cho chi phí có thể cạnh tranh được với pin silicon và giải quyết vấn đề độ ẩm.

Trung Quốc khó sao chép

Các nhà phát triển pin perovskite cho biết tính linh hoạt giúp loại pin này trở nên khác biệt. Lớp perovskite tinh thể chỉ dày một micron, tạo ra một tế bào có trọng lượng bằng 1/10 và độ dày bằng 1/20 so với pin mặt trời hiện tại. Chúng có thể được lắp đặt trên tường hoặc bề mặt cong và tạo ra điện dưới ánh nắng yếu, ngay cả trong nhà.

"Giả sử bạn sống trong một căn hộ và không có mái nhà rộng. Bạn vẫn có thể đặt pin perovskite trên ban công nhà mình. Hãy coi nó như một thiết bị gia dụng", Miyasaka, giáo sư tại Đại học Toin của Yokohama, người trước đây từng làm việc tại Fujifilm cho biết.

Thủ tướng Nhật Bản Fumio Kishida đã cam kết sẽ biến công nghệ này thành hiện thực về mặt thương mại trong hai năm. Nhật Bản hiện nhập khẩu gần 90% năng lượng kể từ khi đóng cửa hầu hết các nhà máy hạt nhân sau thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011.

Mục tiêu của Kishida rất tham vọng nhưng các kỹ sư và quan chức Nhật Bản lại tỏ ra lạc quan nhờ những tiến bộ công nghệ gần đây.

Sekisui Chemical, hãng cung cấp các tấm film đang giải quyết vấn đề độ ẩm. Họ cho biết đã phát triển chất bịt kín cho phép tế bào tồn tại được 10 năm.

Sekisui đang thử nghiệm pin perovskite ngoài trời trên các bề mặt không phù hợp với tấm silicon, bao gồm cả trên tường của trụ sở chính ở Osaka. Họ đang tìm cách đặt chúng ở các ga xe lửa và các cơ sở công cộng khác.

Tấm film năng lượng mặt trời mới có hình dáng giống như loại film trước đây thường dùng cho vào máy ảnh, ngoại trừ việc nó rộng hơn phim máy ảnh 35 mm.

Takeharu Morita, giám đốc dự án cho biết Sekisui đã sản xuất thử nghiệm cuộn phim dài 30 cm và lên kế hoạch sản xuất thương mại vào năm 2025.

Cảm nhận được sức nóng từ Trung Quốc, công ty DaZheng (Jiangsu) Micro Nano Technology cho biết đã bắt đầu sản xuất thương mại pin perovskite vào năm 2022 và có kế hoạch tăng công suất lên gấp 10 lần.

Nhiều kỹ sư tin rằng Nhật Bản vẫn có lợi thế về công nghệ, vì việc tạo ra lớp perovskite siêu mỏng đồng nhất đòi hỏi sự khéo léo chính xác, một thế mạnh của ngành sản xuất Nhật Bản.

Miyasaka, nhà phát minh ra tế bào perovskite, đánh giá: "Càng phức tạp thì người Trung Quốc càng khó sao chép nó".

Các công ty Nhật Bản ban đầu dẫn đầu về thị phần sản xuất toàn cầu, nhưng sau đó nhường lại quyền thống trị cho các đối thủ Trung Quốc vốn đầu tư mạnh vào cơ sở sản xuất và có được sự hỗ trợ từ chính phủ.

Hiroo Inoue, Tổng giám đốc Cơ quan Tài nguyên và Năng lượng Nhật Bản, thừa nhận: "Chúng tôi thắng về công nghệ nhưng lại thua trong kinh doanh", đồng thời cho biết thêm rằng các công ty Nhật Bản cũng chịu số phận tương tự trong lĩnh vực màn hình tinh thể lỏng và chất bán dẫn.

Tokyo đã chi hơn 400 triệu USD để giúp các công ty sản xuất hàng loạt tế bào perovskite. "Chúng tôi cần đảm bảo không bỏ lỡ quy mô và tốc độ đầu tư", Inoue nhấn mạnh.