Trang tin công nghệ điện mặt trời trực tuyến Mỹ Aurora Solar (ASC) số cuối tháng 4/2022 cập nhật những xu hướng mới trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.

Đây được cho là động lực giúp ngành năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển mạnh trong tương lai.

Mặc dù đại dịch đã làm chậm tốc độ tăng trưởng năng lượng mặt trời, nhưng ở phân khúc dân dụng đã tăng hơn 30% vào năm 2021 và dự báo sẽ sôi động trong vài năm tới.

Những cải tiến công nghệ mới rất đa dạng như từ tế bào Perovskite thế hệ mới, mô-đun năng lượng mặt trời, silicon tái chế... cho đến phần mềm năng lượng mặt trời hiện đại.

Dưới đây là 5 ứng viên công nghệ nổi trội trong lĩnh vực năng lượng mặt trời từ năm 2022 trở đi.

1. Tế bào quang điện Perovskite thế hệ mới

Trước hết tế bào quang điện Perovskite là gì?

Tế bào quang điện Perovskite (Perovskite Cells hay PC) là tế bào năng lượng mặt trời linh hoạt, nhẹ và chi phí thấp được làm bằng Perovskite và các vật liệu hữu cơ.

null
PC hứa hẹn tạo ra hàng loạt các ứng dụng mới, như cung cấp năng lượng cho xe cộ và tàu thuyền.

Nhưng nó lại phải đối mặt với một số thách thức cố hữu như tính hiệu quả và tính bất ổn định.

Những bước tiến mới trong việc nghiên cứu tế bào quang điện thế hệ mới Perovskite

Năm 2022 này, các nhà khoa học đã đạt được tiến bộ thực sự trên mặt trận bất ổn bằng cách thêm một lớp ferrocene - về cơ bản là các hợp chất với sắt ở lõi của chúng.

Như nghiên cứu của Đại học Hồng Kông công bố mới đây, đã làm cho các tế bào Perovskite ổn định hơn và hiệu quả hơn.

Qua các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, lớp ferrocene này có thể tăng hiệu suất của các thiết bị Perovskite lên 25%.

Tuy vậy, những thiết bị này vẫn phải đối mặt với một số thách thức như mở rộng chúng lên đến kích thước dân dụng.

Ngay bây giờ, "khu vực thiết bị được xác định và đặc trưng là 0,08 cm2 bằng mặt nạ bóng kim loại."

Vì vậy, Perovskite hiện vẫn ở giai đoạn nghiên cứu và đang được xem là “công nghệ thú vị trong tương lai gần”.

Đa ứng dụng linh hoạt của tế bào quang điện thế hệ mới Perovskite

Theo Tạp chí How its made (Mỹ), ngoài được dùng trong sản xuất pin năng lượng mặt trời, tế bào quang điện Perovskite còn được ứng dụng trong sản xuất điện.

null
Các tế bào năng lượng mặt trời (quang điện) là các đĩa silicon mỏng có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Thành phần cơ bản của một tế bào năng lượng mặt trời là silicon tinh khiết, nhưng không phải là tinh khiết trong trạng thái tự nhiên của nó mà phải trải qua một quy trình chế tạo và sản xuất phức tạp.

Các tế bào quang điện có thể được ứng dụng trong một loạt các lĩnh vực bao gồm: Máy tính và các thiết bị nhỏ khác; viễn thông; hay trong các tấm pin năng lượng mặt trời lắp trên mái nhà để cấp điện gia dụng, hoặc lắp trong các thiết bị, phương tiện đi lại sử dụng năng lượng mặt trời…

Các tế bào năng lượng mặt trời ở dạng mảng lớn thậm chí được sử dụng cho các vệ tinh năng lượng và trong trường hợp hiếm hoi, để cung cấp điện cho các nhà máy điện.

Ngày càng nhiều những thiết bị IoT giúp căn nhà của bạn trở nên thông minh hơn, tiện dụng hơn bao giờ hết.

Tuy vậy, sự thống trị của những thiết bị IoT này cũng làm dấy lên không ít mối quan ngại từ giới khoa học, khi mà hầu hết thiết bị đều cần nguồn năng lượng chính từ pin để hoạt động.

null
Việc sử dụng pin từ hàng tỷ thiết bị IoT là yếu tố đe dọa môi trường khi nói đến lượng pin không còn sử dụng được nữa sẽ phải ra bãi rác.

May mắn là các nhà khoa học trên khắp thế giới vẫn không ngừng tìm tòi nghiên cứu và họ cũng đã có một giải pháp đầy tiềm năng.

Đó chính là sử dụng các tế bào quang điện có thể lấy năng lượng từ chính nguồn sáng trong nhà để “nuôi” các thiết bị thông minh có khả năng kết nối Internet nói trên.

Trong những thử nghiệm gần đây, các tấm pin mặt trời Perovskite mỏng như những tấm phim của nhóm các nhà khoa học trên đã chứng minh cho thấy hiệu suất chuyển đổi năng lượng hơn 20% dưới nguồn sáng 200 Lux.

Đây vốn là giá trị tương đương với độ sáng của các nguồn sáng là bóng điện dùng trong gia đình.

Thomas Brown - người đứng đầu dự án nghiên cứu này cho biết, loại pin mặt trời Perovskite thế hệ mới khi dùng trong nhà cho hiệu quả gấp ba lần so với các loại pin đa tinh thể silicon.

Ông rất kỳ vọng vào việc tích hợp các tế bào quang điện siêu mỏng nhẹ thế hệ mới vào các thiết bị như bộ báo cháy, bộ điều nhiệt, camera an ninh hay các loại cảm biến có mức tiêu thụ điện năng thấp.

Vì một khi các tế bào quang điện thế hệ mới của nhóm nghiên cứu được kết hợp với các thiết bị có khả năng lưu trữ điện năng sẽ giúp giảm, hoặc thậm chí loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng pin cho các thiết bị IoT.

2. Các mô-đun năng lượng mặt trời hiệu quả hơn

Năm 2020, Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ (NREL) thông báo, họ đã phát triển thành công nguyên mẫu pin mặt trời sáu điểm nối đạt hiệu suất ấn tượng 47,1%.

Công nghệ mới này không khả dụng cho việc lắp đặt quang điện của người tiêu dùng vì một số lý do.

Tuy nhiên điều đó không có nghĩa là không tiếp tục đạt được những bước tiến lớn về hiệu quả sử dụng của các tấm pin.

null
Các tấm nền hiệu quả nhất có sẵn cho người tiêu dùng hiện đang tăng hiệu suất 23%, so với khoảng 15% cách đây 10 năm.

Lợi nhuận thậm chí gia tăng đồng nghĩa, tạo ra nhiều điện hơn trên các diện tích mái nhỏ hơn, rút ngắn thời gian hoàn vốn đầu tư nên hấp dẫn đối với nhiều khách hàng hơn.

null
Bên cạnh đó, nhu cầu sử dụng năng lượng xanh trong đời sống và sản xuất ngày càng tăng lên nhanh chóng nên dòng sản phẩm pin năng lượng mặt trời trên thị trường cũng trở nên đa dạng và phong phú.

3. Silicon tái chế

Mặc dù phần lớn độ hấp dẫn của năng lượng mặt trời là lợi ích môi trường.

Tuy nhiên việc các tấm pin hết tuổi thọ đang ngày càng trở thành vấn đề được ngành năng lượng quan tâm hàng đầu.

Hiện tại, công nghệ dựa trên silicon đại diện cho khoảng 95% tổng sản lượng năng lượng mặt trời của toàn hệ thống.

null
Vì vậy bất cứ điều gì chúng ta có thể làm là tái chế sử dụng lại ở mức cao nhất.

Nếu làm được như vậy sẽ được xem là điểm cộng cho ngành năng lượng mặt trời trong tương lai.

Một nhóm các nhà nghiên cứu Đức gần đây đã công bố việc phát triển pin mặt trời PERC hiệu quả 19,7%, được làm từ 100% silicon tái chế.

Silicon được thu hồi từ các tấm silicon đã hết tuổi thọ và có thể được tái chế bất kể loại tấm, chế tạo hoặc xuất xứ.

Đây chỉ là một ví dụ về công việc được thực hiện trong không gian tái chế, nhưng lợi ích thì không thể tính hết.

null
Tái chế silicon sẽ chống lãng phí và tạo ra thị trường mới cho các sản phẩm pin cuối vòng đời.

Đồng thời tạo ra các dòng nguyên liệu mới cho sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời.

4. Lưu trữ năng lượng mặt trời

Lưu trữ năng lượng mặt trời là một xu hướng mới khác dự kiến ​​sẽ tăng trưởng mạnh từ sau năm 2022 trở đi.

Vì lý do độc lập về năng lượng đến nguồn điện dự phòng, các chủ sở hữu nhà đang ngày càng quan tâm hơn đến việc lưu trữ pin.

Thị trường này được thúc đẩy bởi những cải tiến liên tục trong công nghệ pin, bao gồm cả pin dung lượng cao với thời gian xả lâu, có thể tới 10 giờ.

Cùng với những cải tiến trong công nghệ pin, để thực sự bán được pin cho khách hàng tiềm năng, phần mềm lập mô hình cũng phải cải tiến.

Đó là bộ lưu trữ pin cho Aurora cho phép các chủ nhà lắp thêm cho gia đình để tăng lượng pin sử dụng lâu dài, giảm hóa đơn tiền điện cho gia đình.

Phát hiện mới trong việc lưu trữ năng lượng mặt trời

Theo trang tin Euronews của EU, một nghiên cứu đã thu hút sự quan tâm trong cộng đồng năng lượng thế giới của Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg - Thụy Điển thực hiện về lý thuyết có thể lưu trữ năng lượng mặt trời đến 18 năm.

Theo ENC, lưu trữ năng lượng mặt trời hiện nay thường được thực hiện bằng phương pháp dùng nhiệt, pin hay cơ khí... trong thời gian ngắn khoảng 1 - 5 ngày.

Tuy nhiên với sự ra đời của một phương pháp mới, hay hệ thống lưu trữ mới dạng dịch lỏng có thể tích trữ năng lượng mặt trời dài… tới 18 năm.

Hệ thống có tên MOST (Lưu trữ năng lượng nhiệt mặt trời phân tử), được nghiên cứu phát triển trong nhiều năm.

Công nghệ dựa trên một phân tử carbon, hydro và nitơ được thiết kế đặc biệt, có thể thay đổi hình dạng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.

null
Mô phỏng dùng hệ thống MOST để sạc điện thoại di động. Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers.

Theo Zhihang Wang, thành viên nhóm nghiên cứu, nhóm đề tài hiện đang cộng tác với các nhà khoa học Trung Quốc để ứng dụng hệ thống này.

“Đến thời điểm hiện tại, mới chỉ ứng dụng cho sản xuất lượng điện nhỏ, nhưng kết quả mới cho thấy hệ thống hoạt động hiệu quả và đầy hứa hẹn" - Zhihang Wang tiết lộ.

5. Phần mềm năng lượng mặt trời hiện đại

Về cơ bản, có lẽ công nghệ ảnh hưởng nhiều nhất đến những doanh nghiệp lắp đặt năng lượng mặt trời là phần mềm thiết kế và bán hàng.

Tất cả công nghệ năng lượng mặt trời tốt nhất đều vô nghĩa nếu không có cách bán và mở rộng quy mô.

Hay nói cách khác là đưa sản phẩm tới khách hàng cuối càng nhanh càng nhiều càng tốt.

null
Đó là lý do khiến cho tốc độ đổi mới trong phần mềm năng lượng mặt trời rất mau lẹ.

Sự ra đời của phần mềm năng lượng thế hệ mới

Phần mềm Sales Mode của công ty Aurora Solar Inc. (Mỹ) có thể cung cấp giải pháp bán hàng qua công cụ thiết kế 3D định dạng hoạt động, thân thiện với iPad.

Nó thậm chí còn cho phép các đại diện bán hàng của công ty làm việc với khách hàng để thực hiện các thay đổi đối với đề xuất của họ trong thời gian thực.

Những cải tiến quan trọng khác bao gồm các bước như tài trợ tích hợp.

Theo đó, các tùy chọn tài chính được tích hợp trực tiếp vào Sales Mode cho phép các đại diện hợp lý hóa việc phê duyệt trước khoản vay và hồ sơ vay cho chính họ và khách hàng của mình.

Kết luận

Với những công nghệ mặt trời ngày càng được cải tiến và hoàn thiện hơn qua nỗ lực của các nhà nghiên cứu, việc ứng dụng năng lượng mặt trời sẽ ngày càng phổ biến hơn và là giải pháp hữu ích trong nhiều lĩnh vực đối với xã hội hiện đại.