Pin mặt trời Perovskite mỏng và nhẹ và có thể uốn cong thành màng
Người tạo ra phát minh nổi tiếng thế giới này nhìn thấy tương lai gì ngoài công nghệ này?
Trò chuyện với Riki Miyasaka về định hướng tương lai của năng lượng và xã hội Nhật Bản

KannoPin mặt trời Perovskite hiện đang thu hút sự chú ý từ khắp nơi trên thế giới với tư cách là thế hệ pin mặt trời tiếp theo Riki Miyasaka, người được biết đến là người tạo ra sản phẩm này, đã đến thăm chúng tôi Nhiều người trong số các bạn có thể đã biết pin mặt trời perovskite là gì vì đã từng thấy chúng trên các phương tiện truyền thông, nhưng ông Miyasaka, ông có thể giới thiệu lại với chúng tôi được không?

MiyasakaCó nhiều loại pin mặt trời tùy theo chất liệu và phương pháp, nhưng tôi nghĩ loại phổ biến nhất là loại tấm nặng đặt trên mái nhà Chúng được gọi là pin mặt trời silicon (loại silicon) và chúng chiếm hơn 90% thị trường hiện tại
Pin mặt trời Perovskite mỏng hơn và nhẹ hơn nhiều, với vật liệu lõi chỉ dày tối đa 1 μm (micromet, 0,001 mm) Nó nặng chưa đến 1/10 khuôn silicon và có thể được xử lý thành màng và uốn cong, giúp mở rộng đáng kể không gian lắp đặt Nó có thể được lắp đặt trên tường và cửa sổ của các tòa nhà, trên thân xe tải, ở không gian mở trên ban công nhà, vv, điều mà trước đây rất khó lắp đặt Vì nó có thể tạo ra điện với ánh sáng yếu nên nó có thể được sử dụng ngay cả trong những ngày mưa hoặc nhiều mây và cũng có thể đặt trong nhà Bạn cũng có thể cân nhắc sử dụng nó để gắn vào mũ hoặc quần áo

Kanno　Thật là một phát minh tuyệt vời Các doanh nghiệp sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch sẽ phải đặt mục tiêu giới thiệu các tấm pin mặt trời (*1) từ năm tài chính tiếp theo, đây là một xu hướng rất đáng khích lệ Trong Kế hoạch năng lượng cơ bản thứ bảy (*2) được công bố vào tháng 2 năm nay, chính phủ tuyên bố rằng họ sẽ "thúc đẩy việc sớm triển khai pin mặt trời perovskite trong xã hội" và đặt mục tiêu khoảng 20 GW (gigawatt) cho việc giới thiệu pin mặt trời perovskite vào năm 2040 Con số này tương đương với mức tiêu thụ điện năng hàng năm của khoảng 5,5 triệu hộ gia đình Pin mặt trời Perovskite rất được mong đợi, nhưng tình trạng phát triển hiện nay là gì?

MiyasakaThật không may, chúng tôi vẫn chưa đạt đến mức có thể coi đây là một triển khai xã hội Nhiều nhà nghiên cứu và nhà điều hành doanh nghiệp đang tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu và trình diễn hướng tới ứng dụng thực tế, và pin mặt trời perovskite dạng màng lớn nhất thế giới đã xuất hiện tại Osaka/Kansai Expo năm nay, khiến nó trở thành chủ đề bàn tán sôi nổi Có thông tin cho rằng một số công ty đang thực hiện các động thái toàn diện hướng tới thương mại hóa từ năm tài chính này Tuy nhiên, hiện nay chi phí sản xuất khuôn silicon còn cao hơn và thực tế là các nước trên thế giới đang cạnh tranh với nhau để phát triển hệ thống sản xuất hàng loạt

Kanno　Vì công nghệ này có nguồn gốc từ Nhật Bản, liệu Nhật Bản có phải là nước giữ vai trò dẫn đầu?

Miyasaka　Nhật Bản đang ở vị thế dẫn đầu về phát triển công nghệ, đặc biệt là về loại màng, trong đó có độ bền và kích thước lớn hơn, nhưng xét về thương mại hóa và sản xuất hàng loạt thì Trung Quốc lại đi đầu Sự phát triển của các loại kính có thể được lắp đặt thay cho kính cửa sổ tòa nhà và các loại kính song song có thể được sử dụng kết hợp với pin mặt trời silicon đang tiến triển và nhiều công ty khởi nghiệp đang tham gia thị trường và cố gắng sản xuất hàng loạt chúng Các nước châu Âu như Anh và Ba Lan cũng đang tiến tới thực hiện
Trong mọi trường hợp, nếu chúng ta thành công trong việc giảm chi phí linh kiện, chi phí sản xuất pin mặt trời perovskite sẽ giảm xuống khoảng một nửa so với pin mặt trời loại silicon, điều này sẽ dẫn đến sự lan rộng nhanh chóng của chúng Vì mục đích đó, bản thân tôi đã tiến hành nghiên cứu về các thành phần và tôi vừa đạt đến mức có thể phát triển một hệ thống giúp giảm chi phí khoảng 30%

Kanno　Bạn chỉ còn một bước nữa thôi Pin mặt trời perovskite sử dụng loại vật liệu nào để tạo ra điện?

Miyasaka　Perovskite không phải là một chất mà là một cấu trúc tinh thể, và trong trường hợp pin mặt trời, cấu trúc này được tạo ra bằng cách sử dụng các nguyên liệu thô như iốt, có đặc tính hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng Chất lỏng nóng chảy được phủ lên một chất nền như màng rồi kẹp giữa các vật liệu điện cực để tạo ra điện, nhưng những vật liệu ngoại vi này rất đắt tiền

KannoChuyên môn của ông Miyasaka là quang điện hóa Đây có phải là một nghiên cứu liên quan chặt chẽ đến năng lượng?

MiyasakaVâng, nói một cách đơn giản, nghiên cứu về pin Lĩnh vực này liên quan đến pin chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện hoặc hóa học Pin mặt trời Perovskite là một phần mở rộng của ý tưởng này, nhưng ban đầu không ai biết rằng cấu trúc tinh thể như vậy có thể được sử dụng để phát điện Ý tưởng này bắt đầu từ một sinh viên tốt nghiệp tên là Yohiro Kojima, và nó hình thành nhờ sự kết hợp của sự trùng hợp ngẫu nhiên và sự gặp gỡ với các nhà nghiên cứu đồng nghiệp Hiệu suất chuyển đổi quang điện (*3), ban đầu ở khoảng 4%, hiện đã được phát triển để đạt 27,3%, tương đương với loại silicon

Kanno　Tôi nghe nói rằng ban đầu bạn làm việc tại một công ty tư nhân, nhưng đã chuyển sự nghiệp từ nghiên cứu sang công việc học thuật ở tuổi 47 Bạn có suy nghĩ gì không?

Miyasaka　Tôi nghĩ rằng nghiên cứu lâu dài của tôi về pin mặt trời có thể cung cấp một số hướng dẫn về bản chất thay đổi của năng lượng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu và các vấn đề xã hội khác

KannoNhìn từ góc độ này, ông nghĩ gì về tương lai năng lượng ở Nhật Bản?

Miyasaka　Tỷ lệ tự cung cấp năng lượng của Nhật Bản chỉ khoảng 15% Hiện nay chúng ta buộc phải dựa vào nhập khẩu hầu hết dầu, than và khí đốt tự nhiên Vì có nguy cơ thực sự là việc nhập khẩu nguyên liệu thô sẽ bị trì hoãn do tình hình toàn cầu, tôi tin rằng chúng ta phải nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của việc sử dụng năng lượng một cách khôn ngoan
Tôi thường nói điều này trong các bài giảng, đặc biệt là với trẻ em, ``Có thể bạn không nhận ra điều này ở Nhật Bản, nơi bạn đến đâu cũng có ánh sáng rực rỡ, nhưng nếu chúng ta hết năng lượng, quốc đảo này sẽ không còn một linh hồn nào'' Điện không phải là nguồn tài nguyên vô hạn nên mỗi người dân phải nỗ lực giảm mức tiêu dùng
Theo nghĩa đó, tôi tin rằng điều quan trọng là tạo ra một xã hội trong đó mỗi hộ gia đình đều có công cụ để tự cung cấp năng lượng chứ không chỉ mua điện từ các công ty điện lực Nếu chúng ta có thể tự tạo ra điện cho dù chỉ 5% hoặc 10% lượng tiêu thụ hiện tại thì đó sẽ là một đóng góp rất lớn

Kanno　Đó chính xác là vai trò của pin mặt trời perovskite Bạn luôn có thể tạo ra điện ngay cả bên trong cửa sổ, tường và các phòng trong nhà Có vẻ như sẽ có thể tạo ra điện phù hợp với xu hướng nguồn điện phi tập trung
Như ngày xưa đốt củi, tự cung cấp năng lượng là nguyên tắc Tuy nhiên, khi Nhật Bản trải qua thời kỳ tăng trưởng kinh tế trong thời kỳ tái thiết sau chiến tranh, nước này đã chuyển sang hệ thống cung cấp tập trung, quy mô lớn, trong đó chỉ có một số lượng hạn chế các công ty điện lực sản xuất điện và truyền tải điện khắp cả nước Hệ thống có thể đạt đến giới hạn của nó Trước tiên, người tiêu dùng sử dụng điện được sản xuất tại địa điểm tương ứng của họ, sau đó cung cấp lượng điện mà họ thiếu từ các thiết bị quy mô lớn Có vẻ như việc triển khai pin mặt trời perovskite sẽ là cơ hội để chuyển sang một hệ thống như vậy

Miyasaka　Đúng Tuy nhiên, sẽ phải mất một thời gian trước khi các hộ gia đình bình thường có thể dễ dàng mua pin mặt trời perovskite và có thể tạo ra đủ năng lượng Tuy nhiên, tôi nghĩ điều có ý nghĩa là công nghệ mới này sẽ làm tăng độ nhạy cảm của công chúng với năng lượng
Ngoài ra, ngay cả khi số lượng nhỏ, điều quan trọng là phải suy nghĩ về cách thức và mục đích sử dụng năng lượng bạn tạo ra Thời tiết hôm nay đẹp và chúng tôi đã tạo ra rất nhiều điện, vì vậy chúng tôi sẽ có thể tăng cường độ nhạy cảm bằng cách thực hiện ngày càng nhiều giao dịch năng lượng ở cấp hộ gia đình, chẳng hạn như cung cấp cho các trung tâm lưu trữ năng lượng địa phương Tuy nhiên, nếu người tiêu dùng tự cung tự cấp theo cách này thì các công ty điện lực sẽ gặp khó khăn

Kanno　Cách duy nhất để làm được điều đó là thông qua nỗ lực của công ty

KannoÔng Miyasaka, ông đã thực hiện nghiên cứu trong khu vực tư nhân được một thời gian dài Bạn nghĩ gì về vai trò của khu vực công và tư nhân trong phát triển công nghệ? Ngay cả khi khu vực tư nhân đưa ra sáng kiến, vẫn có những trường hợp xảy ra vấn đề được gọi là “thung lũng chết”, nơi quá trình thương mại hóa bị đình trệ do thiếu vốn và nhân lực

MiyasakaTôi nghĩ nhiệm vụ của khu vực tư nhân là phải đi đầu trong các nỗ lực Sự ủng hộ của công chúng tất nhiên là quan trọng, nhưng trước đó, các công ty trước tiên phải tự mình đối mặt với những khó khăn Tôi nghĩ rằng trải nghiệm khắc nghiệt đó sẽ làm cho công ty mạnh mẽ hơn Nếu công nghệ này thực sự hữu ích, chính phủ sẽ cung cấp hỗ trợ vững chắc nếu công nghệ này vẫn còn bế tắc Ngoài ra, chính quyền địa phương và các tổ chức công cũng sẽ cố gắng phổ biến công nghệ này để triển khai nó trong xã hội Tôi nghĩ sự phân chia vai trò này là lý tưởng

Kanno　Điều tôi nhớ đến là trải nghiệm cay đắng của Nhật Bản về cái được gọi là “thất bại công nghiệp” Kể từ cuối những năm 1980, khi cạnh tranh quốc tế trở nên khốc liệt hơn, các ngành công nghiệp như chất bán dẫn và thiết bị điện đã tụt hậu so với Hoa Kỳ và Trung Quốc, và Nhật Bản đã bị buộc rời khỏi vị trí cũ của mình Những người ở độ tuổi 50, 60, trong đó có tôi, vẫn cảm thấy tổn thương đó, hay nói đúng hơn là cảm giác mất tự tin

Miyasaka　Việc sản xuất năng lượng mặt trời chính xác là như vậy Cho đến khoảng năm 2000, Nhật Bản dẫn đầu thế giới về phát triển công nghệ tấm pin mặt trời, chiếm 50% thị phần Tuy nhiên, trước khi chúng tôi biết điều đó, chúng tôi đã bị các công ty nước ngoài như Trung Quốc vượt mặt và hiện tại chúng tôi chỉ nắm giữ chưa đến 1% thị phần Cả khu vực công và tư nhân đều không thể đáp ứng với thị trường toàn cầu đang mở rộng nhanh chóng Nhưng ở một khía cạnh nào đó, điều đó không thể tránh được Tôi nghĩ rằng có một số khía cạnh của Trung Quốc đã không thể can thiệp vào giữa những nỗ lực cắt giảm chi phí mạnh mẽ của Trung Quốc

KannoCòn pin mặt trời perovskite thì sao? May mắn thay, sự hỗ trợ quy mô lớn của chính phủ, chẳng hạn như Quỹ Đổi mới Xanh và các dự án trình diễn pin mặt trời thế hệ tiếp theo, vẫn tiếp tục được cung cấp Liệu chúng ta có thể tiến về phía trước mà không dựa quá nhiều vào họ và không bước vào những bước chân giống như quá khứ không?

Miyasaka　Sức mạnh tài chính, tốc độ và động lực mạnh mẽ của tinh thần khao khát của Trung Quốc chắc chắn là một mối đe dọa Giống như cách đây không lâu ai đó đang ở viện nghiên cứu đang huy động vốn từ các nhà đầu tư, xây dựng nhà máy và bắt đầu kinh doanh
Tuy nhiên, pin mặt trời perovskite khác với các pin trước đây Thứ nhất, nguyên liệu thô chính là iốt có thể được sản xuất tại Nhật Bản và không đắt Nhật Bản là quốc gia sản xuất lớn thứ hai trên thế giới và người ta nói rằng 80% tài nguyên có thể khai thác được của trái đất nằm ở Nhật Bản Ngoài ra, Nhật Bản còn có lợi thế về công nghệ và nắm giữ bằng sáng chế Khó có khả năng những điều kiện này sẽ được đáp ứng
Hơn nữa, Trung Quốc đang tập trung vào hệ thống sản xuất loại thủy tinh với ý định thay thế pin mặt trời loại silicon, nhưng như tôi đã nói, giá trị thực sự của pin mặt trời perovskite nằm ở độ nhẹ và tính linh hoạt của chúng, do đó, khả năng tiếp thị của pin mặt trời loại màng, có thể lắp đặt ở bất cứ đâu, là rất hứa hẹn và thế mạnh của Nhật Bản chắc chắn sẽ được phát huy

Kanno　Tôi hiểu rồi, vì Nhật Bản là một nước nhỏ nên rất khó tìm được mảnh đất thích hợp cho cả điện mặt trời và điện gió, nhưng nếu có thể đặt ở đâu cũng không thành vấn đề Trên thực tế, đó là lý do tại sao chúng tôi có thể tập trung vào những lợi thế của hình thức phim trước các quốc gia khác

MiyasakaTôi muốn thấy một hệ thống trong đó thị trường Nhật Bản chỉ được bảo vệ bởi các sản phẩm sản xuất trong nước và một hệ thống hợp tác toàn Nhật Bản bao gồm cả việc bảo trì

Kanno　Điện vốn là ngành công nghiệp nội địa và Nhật Bản, một quốc đảo, không có đường dây điện nối với các quốc gia khác Có thể tạo ra một hệ thống duy nhất cho Nhật Bản mà cũng có thể đảm bảo lợi ích quốc gia

Kanno　Ngoài chi phí sản xuất, bạn còn có vấn đề gì khác?

MiyasakaMặc dù là một lượng nhỏ nhưng chì được sử dụng làm nguyên liệu thô Vì điều này góp phần tạo ra gánh nặng cho môi trường nên chúng ta phải xem xét một hệ thống để thu thập gánh nặng đó từ người dùng Trên thực tế, Pexel Technologies Co, Ltd (*4), mà tôi là người đại diện, đã bắt đầu bán pin mặt trời perovskite cho công chúng vào năm ngoái sau khi phát triển công nghệ loại bỏ chì khỏi pin thu gom một cách an toàn Nó có kích thước bỏ túi và có giá khoảng 40000 yên Dù làm thủ công và chỉ làm khoảng 10 chiếc mỗi ngày nhưng họ vẫn bán vì muốn thành lập mô hình thu gom pin cũ từ khách hàng Tôi định mua nó từ người đã trả lại nó với giá 10000 yên Nếu thử nghiệm này thành công, có thể áp dụng nó vào sản xuất hàng loạt

KannoCác hệ thống sản xuất giả định việc tái chế và tái sử dụng sẽ rất quan trọng trong tương lai Sẽ thật hoàn hảo nếu chi phí thu gom được bao gồm trong giá Tôi nghĩ sẽ có nhiều cơ hội hơn cho các công ty khởi nghiệp đóng vai trò tích cực, bao gồm cả việc tạo ra những hệ thống như vậy Công ty chúng tôi đã đầu tư vào khoảng 20 công ty trong vài năm qua và thật yên tâm khi thấy tất cả họ đều có chung sứ mệnh là giải quyết các vấn đề xã hội

Miyasaka　Thật yên tâm khi một công ty lớn như kèo nhà cái m88 hỗ trợ điều này Tôi tin rằng có nhiều cơ hội để các công ty năng lượng đóng góp vào việc tạo ra các hệ thống mới khi chúng ta hướng tới một tương lai nơi dân số giảm và chúng ta đang hướng tới một xã hội nhỏ gọn hơn

KannoCảm ơn Chúng tôi sẽ tiếp tục đương đầu với những thử thách

(Triển khai vào ngày 22 tháng 9 năm 2025)

Sáng tác/Văn bản/Nhiếp ảnh Ichiro Matsuoka (Escript Co, Ltd)/Ai Ohashi

• Đối thoại Tầm nhìn Toàn cầu với các chuyên gia từ nhiều lĩnh vực khác nhau

• Chia sẻ
• Tweet
•