Chi phí chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng thấp chưa từng có
Hội thảo "Vật liệu cho tương lai bền vững" trong tuần lễ VinFuture cung cấp một cái nhìn tổng quan về những bước tiến trong việc phát triển vật liệu mới cho pin mặt trời.
Tọa đàm "Vật liệu cho tương lai bền vững" với sự tham gia của nhiều nhà khoa học kiệt xuất diễn ra sáng 4/12 đã chính thức mở màn cho chuỗi tọa đàm "Khoa học vì cuộc sống" thuộc khuôn khổ Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024. Tại phiên tọa đàm các nhà khoa học đã trao đổi những thông tin mới cập nhật, những góc nhìn và quan điểm về tương lai của vật liệu bền vững, hướng tới nền kinh tế NetZero.
Phát biểu khai mạc, PGS.TS Vũ Hải Quân, Giám đốc Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh cho biết hiện nay, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và thủy điện ngày càng trở thành trụ cột trong việc giải quyết khủng hoảng năng lượng toàn cầu và giảm lượng khí thải carbon.
PGS.TS Vũ Hải Quân, Giám đốc Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh phát biểu khai mạc phiên tọa đàm
Trong đó, nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới cho pin mặt trời và các ứng dụng bền vững là một yếu tố cốt lõi trong việc mở rộng ứng dụng năng lượng tái tạo, từ đó đóng góp trực tiếp vào mục tiêu phát triển bền vững của thế giới.
Phát biểu mở đầu phiên tọa đàm, GS. Richard Henry Friend (Đại học Cambridge, Anh), Chủ tịch Hội đồng Giải thưởng VinFuture và Chủ nhân Giải thưởng Millenium Technology Vật lý 2010 nhấn mạnh, Năng lượng hiện đang được tiêu thụ rất nhiều, tạo ra nhiều vấn đề, trong đó có CO2 khi trung bình mỗi người thải ra hàng tấn CO2 hàng năm. Tuy nhiên, thế giới cũng có sự lựa chọn mới đó là tập trung vào pin mặt trời.
"Chưa đến một thập kỉ mà những gì còn tồn tại với việc phát triển pin mặt trời như mức giá chưa hợp lý giờ đã cải thiện. Chúng ta đã có những công cụ đạt được nền kinh tế NetZero", GS. Richard Henry Friend cho hay.
Nhiều tiến bộ trong phát triển vật liệu mới cho pin mặt trời
Giáo sư Martin Green, Giám đốc sáng lập Trung tâm Quang điện Tiên tiến tại Đại học New South Wales, Australia, người tiên phong phát triển công nghệ Bộ phát thụ động và Tiếp điểm phía sau (PERC) và Điều tiết điện trượt qua màng chắn oxy hoá (TOPCon) cho pin mặt trời, nhận định cuộc cách mạng năng lượng thứ ba có thể là một cuộc cách mạng năng lượng mặt trời, với những vật liệu mới có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất cao và chi phí thấp chưa từng có.
Giáo sư Martin Green, Giám đốc sáng lập Trung tâm Quang điện Tiên tiến tại Đại học New South Wales, Úc.
Chia sẻ về những tiến bộ trong phát triển vật liệu mới cho pin mặt trời, GS Martin Andrew Green, cho biết, trong một thập kỷ qua, giá pin mặt trời đã giảm rất nhiều, từ 1 USD/1W vào năm 2009, đến giờ là có thể mua với giá 10 cent/W, một tấm panel chỉ còn có giá là 70 USD. Cùng với đó là hiệu suất các tấm panel tăng lên từ 16% lên 21,6%, giá lại giảm xuống, một tấm panel chỉ còn có giá là 70 USD.
"Một tấm pin mặt trời có thể đạt kích thước chiều cao là 8 feet, có thể đặt trong container 44 feet. Hình dáng của các tấm pin cũng đã thay đổi, chúng được chế tạo thành hình chữ nhật. Tất cả những thay đổi đã mang lại hiệu quả về chi phí kết nối, đi cáp, vận chuyển", GS Martin Andrew Green cho biết.
Ông cho biết thêm, công nghệ chế tạo pin mặt trời đã có những bước tiến đáng kể, từ các công nghệ đơn giản cho đến những công nghệ tiên tiến như: TOPCon, HJT, IBC, và PERC. Các công nghệ mới này không chỉ giúp tăng hiệu suất của pin mặt trời mà còn giảm chi phí sản xuất, tạo điều kiện cho việc sử dụng năng lượng mặt trời trở nên phổ biến hơn trên toàn cầu.
Trả lời câu hỏi làm thế nào để tăng hiệu suất và tận dụng không gian đất và các vật liệu để sản xuất pin mặt trời, Giáo sư Marina Freitag, Giáo sư về Năng lượng và là Nhà nghiên cứu của Hội nghiên cứu Hoàng gia tại Đại học Newcastle (Vương quốc Anh) cho biết, vật liệu mới perovskite đáp ứng được các yêu cầu đó.
Giáo sư Marina Freitag, Giáo sư về Năng lượng và là Nhà nghiên cứu của Hội nghiên cứu Hoàng gia tại Đại học Newcastle (Vương quốc Anh)
"Perovskite là tinh thể đặc biệt, kết hợp được với các loại kim loại như chì hoặc thiếc, tế bào hữu cơ đơn giản để có thể giữ được ánh sáng, chuyển thành năng lượng như in trên giấy. Cần tận dụng thuộc tính của nó và điều chỉnh thành phần như là phối màu, lọc màu hiệu quả như tia sáng mặt trời. Kết hợp Perovskite với Silicon thì sẽ giảm 80% lượng Silicon cần dùng mà tạo được nhiều năng lượng hơn, tạo điều kiện thuận lợi để sản xuất. Cùng đó, sự kết hợp này tạo ra thay đổi lớn trong việc tự lắp đặt, đặc tính ổn định khi xếp chồng lên nhau, dễ tái chế hơn", GS Marina Freitag cho hay.
Trong khi đó, GS Seth Marder, Giám đốc Viện Năng lượng Tái tạo và Bền vững, Đại học Colorado Boulder (Hoa Kỳ) đã chia sẻ về vai trò của polyme trong việc phát triển các sản phẩm bền vững.
Theo ông, polyme tồn tại khắp nơi, vốn có tính ổn định cao, đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, thách thức khi sử dụng với polyme truyền thống là chúng chủ yếu được làm từ nguyên liệu hóa thạch và có thể gây ra tác động tiêu cực đến môi trường sau khi sử dụng.
"Ví dụ một tấm ảnh cho thấy một hòn đảo ở Thái Bình Dương có 6,3 tỷ tấn polyme là rác thải, bằng khối lượng của 1 tỷ con voi và nặng hơn khối lượng của tất cả mọi người trên thế giới. Điều này khiến cho cơ thể có thế bị nhiễm polyme, tác động lâu dài đến sức khỏe. Điều này đặt ra vấn đề là cần một quy trình tuyến tính đó là chuyển sang nền kinh tế tuần hoàn: 3R: Reduce (giảm khối lượng tiêu dùng) - Reuse (tái sử dụng)- Recycle (tái chế)", GS Seth Marder nói.
Vì thế theo GS Marder, để xây dựng một tương lai bền vững, cần thay đổi cách thức sản xuất và tiêu thụ polyme. Cần phát triển các polyme phân hủy sinh học, dễ tái chế và có thể tháo rời, phân hủy để trả lại các vật liệu ban đầu cho chu trình sản xuất.
Các diễn giả thảo luận và trao đổi tại phiên tọa đàm
Trong phần trao đổi, các diễn giả đều cho rằng, Mặc dù công nghệ năng lượng mặt trời đã có những bước tiến đáng kể, nhưng để đạt được mục tiêu NetZero vào năm 2050, chúng ta vẫn còn nhiều thách thức phải vượt qua.
Giáo sư Martin Green dự báo, đến năm 2030, sản lượng năng lượng mặt trời cần đạt 3TB GW mỗi năm, nhưng điều này đòi hỏi sự thay đổi mạnh mẽ trong công nghệ và quy mô sản xuất.
Mặc dù công nghệ trí tuệ nhân tạo cũng đem lại những thay đổi trong việc tối ưu hóa các vật liệu năng lượng mặt trời ngay từ khi thiết kế nhưng việc ứng dụng AI cũng có nhiều thách thức.
Theo GS Nguyễn Thục Quyên, Đại học California, Santa Barbara (Hoa Kỳ), Chủ tịch Hội đồng sơ khảo Giải thưởng VinFuture, khi sử dụng AI thì cần nghĩ đến bình diện khác như trung tâm dữ liệu, máy điện toán, những điều này lại liên quan đến sử dụng năng lượng.
Còn GS Seth Marder cho hay, hiện thách thức khi ứng dụng AI là báo cáo kết quả nghiên cứu nhưng không nói về việc đo lường thuộc tính vật liệu vì thế cần cung cấp tiêu chuẩn hóa, đồng thời cải thiện chất lượng thông tin để AI tìm ra giải pháp hiệu quả hơn.
