Một tấm pin mặt trời mỏng như tờ giấy, có thể dán trên tường nhà, gắn vào cửa sổ hay trải trên mặt đường. Đó không chỉ là viễn cảnh khoa học viễn tưởng, mà là tham vọng mà Nhật Bản đặt vào công nghệ pin mặt trời perovskite.

Trong kỷ nguyên hậu khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu, perovskite không chỉ là một công nghệ. Nó trở thành biểu tượng cho hy vọng: một nguồn năng lượng nhẹ, rẻ, dễ lắp đặt và có thể giúp Tokyo thoát khỏi bóng đen phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu.

Cuộc đua không khoan nhượng

Perovskite là công nghệ pin mặt trời dạng màng mỏng, được các nhà khoa học Nhật Bản nghiên cứu từ cuối những năm 2000. Nhờ cải tiến gần đây, hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện năng đã tiệm cận các tấm pin silicon truyền thống. Có 3 loại perovskite đang được phát triển: loại màng mỏng (film); loại kính (glass); loại lai ghép (tandem).

Theo Viện Năng lượng Tái tạo Nhật Bản (9/2024), pin perovskite có thể lắp đặt trên nhiều bề mặt: mái nhà, ban công, tường ngoài, cửa sổ, sân bay, nhà ga, bãi đỗ xe hay thậm chí nội thất ô tô. Điều này khiến công nghệ trở thành lựa chọn tiềm năng thay thế pin mặt trời truyền thống.

Nhật Bản sở hữu trữ lượng i-ốt dồi dào – nguyên liệu quan trọng cho sản xuất perovskite, tạo lợi thế lớn để hình thành chuỗi cung ứng tự chủ và giảm phụ thuộc vào tấm pin Trung Quốc.

Nhật Bản dự định lắp đặt tới 20 GW pin perovskite vào năm 2040. Nhưng quốc gia này không đơn độc. Trung Quốc đã khai trương dự án perovskite lớn nhất thế giới ở Chiết Giang cuối năm 2024, còn các tập đoàn Mỹ, châu Âu và Hàn Quốc cũng tăng tốc đầu tư. Đây không chỉ là cuộc đua công nghệ, mà còn là ván cờ địa chính trị: ai nắm được perovskite sẽ có lợi thế trong thế kỷ khử carbon.

Đối với một đất nước “ít đất, nhiều đô thị” như Nhật, perovskite có ý nghĩa đặc biệt. Nếu pin silicon cần những cánh đồng năng lượng mặt trời rộng lớn thì perovskite có thể bám lên mọi bề mặt của đời sống thường nhật: từ mái nhà ở Tokyo, tường ga tàu Shinjuku, cho đến kính chắn gió ô tô. Sự linh hoạt ấy khiến công nghệ này mang tính xã hội. Nó không chỉ thay đổi cách sản xuất năng lượng, mà còn thay đổi cả cách người dân tương tác với năng lượng.

Đằng sau tham vọng perovskite là “nỗi đau chưa lành” của ngành công nghiệp Nhật. Vào đầu những năm 2000, Nhật từng chiếm một nửa thị phần pin mặt trời toàn cầu. Nhưng chỉ trong một thập kỷ, áp lực cạnh tranh từ Trung Quốc đã khiến ngành này gần như sụp đổ, thị phần Nhật rơi xuống dưới 1%.

Với chính phủ và doanh nghiệp Nhật, perovskite không chỉ là chuyện năng lượng, mà còn là một “cuộc phục hưng công nghiệp”. Giành lại vị trí đã mất trong ngành công nghệ sạch là một phần của lòng tự tôn quốc gia.

Đối mặt thách thức lớn

Nhưng giấc mơ perovskite không dễ dàng. Tuổi thọ trung bình 10-15 năm khiến các chủ nhà máy, vốn quen với kế hoạch vận hành 50 năm, còn dè dặt. Các nhà thầu xây dựng cũng chần chừ khi hiệu suất điện chưa tương xứng với chi phí. Người dân bình thường cũng đặt câu hỏi: liệu có đáng để thay thế mái nhà bằng công nghệ còn trong giai đoạn thử nghiệm? Nếu perovskite hỏng sớm, ai sẽ chịu chi phí thay thế?

Ở một xã hội có tỷ lệ người cao tuổi cao như Nhật Bản, sự ổn định và tin cậy được đặt lên hàng đầu. Chính vì thế, công nghệ mới cần chứng minh không chỉ hiệu quả trên giấy tờ, mà cả trong đời sống hàng ngày.

Dù vậy, hàng nghìn tỷ yên từ Quỹ Đổi mới Xanh đang được rót vào nghiên cứu và trình diễn. Các tập đoàn như Sekisui Chemical đã bắt đầu thử nghiệm sản xuất quy mô lớn, với mục tiêu biến perovskite thành mặt hàng xuất khẩu mới của Nhật.

Song song đó, từ năm 2026, các doanh nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng sẽ bắt buộc đặt chỉ tiêu lắp đặt pin mặt trời. Nếu perovskite đủ rẻ và bền, nó có thể trở thành lựa chọn tự nhiên.

Perovskite được kỳ vọng sẽ biến Nhật Bản thành một “cường quốc năng lượng sạch”, vừa thoát khỏi sự lệ thuộc năng lượng vừa góp phần khử carbon cho thế giới. Nhưng công nghệ này còn là phép thử lớn cho xã hội Nhật: liệu đất nước có dám chấp nhận rủi ro ngắn hạn để đổi lấy một tương lai bền vững?

Trong cuộc đua này, thất bại không chỉ là mất thị phần mà còn là mất đi cơ hội dẫn dắt thế giới trên con đường chuyển đổi năng lượng. Còn thành công, nếu có, sẽ là một chương mới: nơi những con phố Tokyo ngập ánh đèn được thắp sáng không bởi than đá hay dầu mỏ, mà từ những tấm pin mỏng manh như giấy.

Tin liên quan:

Tấm pin mặt trời siêu mỏng của Nhật Bản có thể đe dọa vị thế của Trung Quốc

Tấm pin mặt trời dẻo – giải pháp mới cho kết cấu mái phức tạp