Hội thảo “Vật liệu cho tương lai bền vững” tại Tuần lễ VinFuture đã mang đến những đột phá mới nhất trong nghiên cứu và phát triển vật liệu cho pin mặt trời, hứa hẹn một tương lai năng lượng sạch và bền vững hơn.
Sáng 4/12, Tọa đàm “Vật liệu cho tương lai bền vững” đã chính thức khai mạc Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024, mang đến những giải pháp đột phá cho các vấn đề năng lượng toàn cầu. Với sự tham gia của các nhà khoa học hàng đầu, tọa đàm đã tập trung vào nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới cho pin mặt trời, hứa hẹn một tương lai năng lượng sạch và bền vững. Những chia sẻ tại tọa đàm đã mở ra những góc nhìn mới, góp phần thúc đẩy các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực này.
Mở đầu tọa đàm, PGS.TS Vũ Hải Quân, Giám đốc Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh đã nhấn mạnh rằng trước bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, việc chuyển đổi sang sử dụng năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời, gió và thủy điện, là vô cùng cấp thiết. Ông khẳng định rằng các nguồn năng lượng này không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon mà còn đảm bảo an ninh năng lượng và thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững.
Việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới hiệu suất cao cho pin mặt trời không chỉ là yếu tố then chốt để mở rộng quy mô sử dụng năng lượng tái tạo mà còn là động lực thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang một tương lai năng lượng sạch và bền vững, đáp ứng nhu cầu cấp thiết của toàn cầu.
Phát biểu mở đầu tại 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 đã cảnh báo về những hậu quả nghiêm trọng của việc tiêu thụ năng lượng quá mức, đặc biệt là lượng khí thải CO2 khổng lồ mà mỗi người chúng ta đang thải ra hàng năm. Tuy nhiên, sự phát triển công nghệ pin mặt trời sẽ giúp chúng ta giảm thiểu đáng kể lượng khí thải carbon và hướng tới một tương lai bền vững.
“Chưa đến một thập kỷ 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.
Những tiến bộ trong phát triển vật liệu mới pin mặt trời
Giáo sư Martin Greenm – 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, tin rằng chúng ta đang trên đà chứng kiến một cuộc cách mạng năng lượng xanh. Nhờ những tiến bộ vượt bậc trong vật liệu, chúng ta có thể sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời với hiệu suất cao và chi phí thấp hơn.
Giáo sư Martin Andrew Green đã chia sẻ một tin vui đáng kinh ngạc về sự phát triển vượt bậc của công nghệ pin mặt trời. Chỉ trong một thập kỷ, giá pin mặt trời đã giảm tới 90%, đồng thời hiệu suất cũng tăng đáng kể, từ 16% lên 21,6%, với một tấm pin mặt trời chỉ có giá khoảng 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 nhấn mạnh sự đa dạng và phát triển không ngừng của công nghệ pin mặt trời, từ những công nghệ truyền thống đến những công nghệ tiên tiến như TOPCon, HJT, IBC và PERC. Sự đa dạng này không chỉ giúp tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng mà còn mở ra nhiều lựa chọn để phù hợp với các điều kiện và nhu cầu khác nhau.
Trước câu hỏi về việc nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa không gian 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) đã đưa ra giải pháp là vật liệu perovskite.
“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.
Theo đó, Giáo sư Seth Marder, Giám đốc Viện Năng lượng Tái tạo và Bền vững đã chia sẻ tầm nhìn về tương lai của polyme. Ông nhấn mạnh rằng, mặc dù polyme truyền thống đã và đang gây ra nhiều vấn đề môi trường, nhưng với những nghiên cứu mới, chúng ta có thể biến polyme thành một giải pháp bền vững. Bằng cách thay thế các nguồn nguyên liệu hóa thạch bằng các nguồn tái tạo và phát triển các công nghệ sản xuất sạch hơn, chúng ta có thể tạo ra những loại polyme thân thiện với môi trường hơn.
“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.
Theo Giáo sư Marder, để đạt được mục tiêu phát triển bền vững, chúng ta cần thiết kế lại chu trình sống của các sản phẩm làm từ polyme. Thay vì tạo ra những sản phẩm khó phân hủy và gây ô nhiễm môi trường, chúng ta nên tập trung vào việc phát triển các loại polyme có thể dễ dàng phân hủy trở lại thành các nguyên liệu ban đầu, góp phần giảm thiểu rác thải và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.
Trong phần thảo luận, các diễn giả đều cho rằng, mặc dù công nghệ năng lượng mặt trời đã đạt được những tiến bộ đáng kể, nhưng để hiện thực hóa mục tiêu NetZero vào năm 2050, chúng ta đang đối mặt với một thử thách vô cùng lớn.
Giáo sư Martin Green dự đoán đến năm 2030, sản lượng năng lượng mặt trời tăng lên gấp nhiều lần, đạt mức 3TB GW mỗi năm. Điều này đòi hỏi một cuộc cách mạng thực sự trong cả công nghệ và quy mô sản xuất.
Mặc dù trí tuệ nhân tạo (AI) đã mở ra những tiềm năng mới trong việc tối ưu hóa vật liệu cho pin mặt trời ngay từ giai đoạn thiết kế. Song, vẫn có nhiều thách thức còn tồn tại.
Theo Giáo sư Nguyễn Thục Quyên, Chủ tịch Hội đồng sơ khảo Giải thưởng VinFuture đã chỉ ra, việc ứng dụng AI cũng đi kèm với những thách thức không nhỏ. Khi sử dụng AI cần xem xét đến bình diện khác như trung tâm dữ liệu, máy điện toán, vì chúng liên quan đến việc sử dụng năng lượng.
Theo Giáo sư Seth Marder, để khai thác tối đa tiềm năng của AI trong nghiên cứu vật liệu, chúng ta cần cải thiện chất lượng dữ liệu đầu vào. Hiện nay, nhiều báo cáo nghiên cứu thiếu thông tin chi tiết về cách đo lường các thuộc tính vật liệu, khiến AI khó có thể học hỏi và đưa ra những kết luận chính xác. Việc xây dựng một hệ thống tiêu chuẩn hóa dữ liệu sẽ giúp AI tìm ra những giải pháp hiệu quả hơn.
Nguồn: vtv.vn