Rẻ thôi thì chưa đủ

Hôm nay 4.12, tại Hà Nội đã bắt đầu chuỗi tọa đàm khoa học vì cuộc sống của tuần lễ VinFuture 2024. Tại phiên “Vật liệu cho tương lai bền vững”, các nhà khoa học hàng đầu thế giới về năng lượng đã cùng chia sẻ những trăn trở nhằm phát triển các vật liệu mới cho pin mặt trời và các ứng dụng bền vững.

Giá pin mặt trời giảm 10 lần

Theo GS Martin Green, ĐH New South Wales (Úc), trong thập kỷ vừa qua giá pin mặt trời đã đạt mức giảm ngoạn mục. Giá bán pin mặt trời giảm từ 1 USD/1W (năm 2009), đến giờ là 0,1 USD/1W. Giá một tấm panel nay cũng chỉ còn 70 USD. Công suất đầu ra của một nhà máy nhiệt mặt trời có thể thay thế 10 nhà máy nhiệt than. Khi nhu cầu năng lượng toàn cầu tăng đến 1TB gigawatt (1 tỉ GW) trong 1 năm tới thì chúng ta sẽ tăng công suất lắp đặt, khi đó chi phí còn thấp hơn.

Có được thành quả trên là nhờ sự khám phá không ngừng nghỉ của các nhà khoa học nhằm ứng dụng công nghệ tiên tiến nhất, giúp việc chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng hiệu quả nhất. Từ hiệu suất 15%, đến nay pin mặt trời silicon đã tiến gần đến giới hạn hiệu suất lý thuyết, đạt mức 29,4%.

GS Marina Freitag, ĐH Newcastle (Anh) giới thiệu về công nghệ pin mặt trời song song mà (giúp pin mặt trời thu được nhiều ánh sáng mặt trời nhất), trong đó nhấn mạnh về vai trò kết hợp các vật liệu khác với silicon mà perovskite nổi lên với đầy hứa hẹn do tinh thể này hiện có rất nhiều trong tự nhiên. Bằng việc sử dụng song song silicon và perovskite, mỗi loại được thiết kế đặc biệt để thu được các màu sắc khác nhau của ánh sáng mặt trời, pin mặt trời đạt được hiệu suất rất ấn tượng: 33,9%.

Rác nhựa nặng bằng “1 tỉ con voi châu Phi”

Theo GS Seth Marder, Giám đốc Viện Năng lượng tái tạo và bền vững (Mỹ), vấn đề là hiện nay con người đang phải trả giá quá đắt cho “thứ vật liệu kỳ diệu”, silicon. Hiện tại chỉ có 9% rác thải nhựa được tái chế. Thế giới đang có 6,3 tỉ tấn rác thải nhựa, đây là một mối đe dọa rất nghiêm trọng cho sức khỏe của nhân loại. “6,3 tỉ tấn, đây là khối lượng của 1 tỉ con voi châu Phi và nặng hơn tổng khối lượng tất cả mọi người trên thế giới”, GS Seth Marder nhấn mạnh.

Còn GS Marina Freitag cho biết, việc sản xuất pin mặt trời silicon đòi hỏi nhiệt độ cực cao – trên 1.000°C, đồng nghĩa với việc cần sử dụng rất nhiều năng lượng. Vật liệu bạc được sử dụng trong kết nối điện đang trở nên ngày càng khan hiếm (ngành công nghiệp điện mặt trời hiện đã sử dụng tới 15% sản lượng bạc toàn cầu).

Công nghệ song song (dùng thêm vật liệu perovskite) giúp việc sử dụng silicon ít hơn 85% so với pin mặt trời thông thường, mà lại tạo ra nhiều điện hơn. Lớp perovskite có thể được xử lý ở nhiệt độ dưới 200°C, việc này đồng nghĩa với mức tiêu thụ năng lượng sản xuất thấp hơn đáng kể.

Vấn đề của perovskite là có chì, dù hàm lượng chỉ 0,3g/m² nhưng để xử lý được vấn đề này sau khi pin mặt trời hết vòng đời là rất phức tạp. Vì vậy, chọn những vật liệu nào, công nghệ ra sao, thiết kế thế nào… để sau khi hết vòng đời, mọi tấm pin mặt trời đều có thể được tháo rời hoàn toàn, các thành phần của chúng được thu hồi và tái sử dụng với lượng chất thải tối thiểu.

“Chúng ta đang trong giai đoạn then chốt của công nghệ năng lượng mặt trời. Cuộc khủng hoảng khí hậu đòi hỏi chúng ta phải mở rộng quy mô sản xuất năng lượng mặt trời lên mức chưa từng có, ứng với mục tiêu đến năm 2030 công suất điện mặt trời hàng năm là 3 TW (1 TW bằng 1 tỉ tỉ W – PV). Tuy nhiên, quá trình này cần được thực hiện một cách bền vững ngay từ đầu. Các vật liệu mà chúng ta lựa chọn ngày nay sẽ tác động đến hành tinh trong những thập kỷ tới”, GS Marina Freitag nói.