Những sáng kiến mang tính đột phá về pin trong năm 2021

Trang tin công nghệ điện mặt trời trực tuyến Mỹ Aurorasolar (ASC) số cuối tháng 4-2022 cập nhật những xu hướng mới trong lĩnh vực năng lượng mặt trời (NLMT), động lực giúp ngành NLMT tiếp tục phát triển mạnh trong tương lai.

Mặc dù đại dịch đã làm chậm tốc độ tăng trưởng NLMT, nhưng ở phân khúc dân dụng đã tăng hơn 30% vào năm 2021 và dự báo sẽ sôi động trong vài năm tới mặc dù phải đối mặt với các vấn đề về chuỗi cung ứng và tình trạng thiếu nguyên liệu. Dưới đây là 5 công nghệ điểm nhấn xuất hiện ngay từ năm 2022 và trong tương lai gần.

1. Tế bào quang điện Perovskite thế hệ mới:

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

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”.

2. Các mô-đun NLMT 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, nhưng điều đó không có nghĩa là không tiếp tục đạt được những bước tiến lớn về hiệu quả sử dụng của các tấm pin.

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.

3. Silicon tái chế:

Mặc dù phần lớn độ hấp dẫn của NLMT là lợi ích môi trường, nhưng phải làm gì khi các tấm pin hết tuổi thọ đang ngày càng trở thành câu hỏi được ngành năng lượng quan tâm. Hiện tại, công nghệ dựa trên silicon đại diện cho khoảng 95% tổng sản lượng NLMT của toàn hệ thống, 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 NLMT 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 cái lợi thì không tính hết. 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 NLMT.

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. Và nó đã có, 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.

Theo trang tin Euronews (ENC) 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 NLMT đến 18 năm. Theo ENC, lưu trữ NLMT hiện nay thường được thực hiện bằng phương pháp dùng nhiệt, pin hay cơ khí... trong thời gian ngắn khoảng 1 - 5 ngày nhưng một phương pháp mới, hay hệ thống lưu trữ mới dạng dịch lỏng có thể tích trữ NLMT 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.

Nó biến đổi hình dạng thành một 'đồng phân giàu năng lượng', tức một phân tử được tạo thành từ các nguyên tử giống nhau nhưng được sắp xếp với nhau theo một cách khác. Sau đó, đồng phân có thể được lưu trữ ở dạng lỏng để sử dụng sau này khi cần thiết, chẳng hạn như vào ban đêm hoặc vào mùa đông. Một chất xúc tác giải phóng năng lượng tiết kiệm được dưới dạng nhiệt trong khi đưa phân tử trở lại hình dạng ban đầu, sẵn sàng sử dụng lại. Qua thử nghiệm trong nhiều năm, cho thấy MOST sau khi được cải tiến nhiều lần hệ thống có thể lưu trữ năng lượng dài tới 18 năm.

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 NLMT hiện đại:

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

Tốc độ đổi mới trong phần mềm năng lượng mặt trời rất mau lẹ. Ví dụ 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.

KHẮC NAM - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM (THEO: ASC/EC - 5/2022)

Link tham khảo:

1/ https://www.aurorasolar.com/blog/solar-technology-to-watch-in-2022-and-beyond/

2/ https://www.euronews.com/green/2022/04/12/solar-energy-can-now-be-stored-for-up-to-18-years-say-scientists