Doanh nghiệp Nhật Bản phát triển công nghệ sản xuất pin Mặt Trời có thể uốn cong

Nhà sản xuất thiết bị điện tử Nhật Bản Ricoh đang phát triển phương pháp sản xuất pin Mặt Trời perovskite mỏng, dẻo với chi phí thấp bằng cách sử dụng công nghệ sử dụng trong máy in phun, với mục tiêu sản xuất đủ điện cho 90.000 hộ gia đình mỗi năm vào năm tài chính 2030.

Từ những năm 1970, Ricoh đã nghiên cứu và phát triển công nghệ sử dụng mực phun từ các vòi phun nhỏ để tạo ra hình ảnh và đưa công nghệ này vào máy in kỹ thuật số, cũng như các sản phẩm khác.

Công nghệ phun mực cho phép phun chính xác, không tiếp xúc các giọt mực nhỏ vào các vị trí mục tiêu. Ngoài in ấn, công nghệ này còn được sử dụng trong màn hình thiết bị điện tử và công nghệ sinh học.

Pin Mặt Trời perovskite có thể uốn cong và tích hợp vào các vật liệu xây dựng như cửa sổ và tường - nơi mà các tấm pin Mặt Trời truyền thống không thể lắp đặt. Vì vậy chúng được xem là một bước đột phá tiềm năng ở những nơi như Nhật Bản, đất nước khan hiếm các khu đất đất bằng phẳng.

Sekisui Chemical, một công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất hàng loạt, sử dụng phương pháp bơm phân tán đều chất lỏng lên màng phim, sau đó dùng tia laser cắt bỏ các phần không cần thiết để tạo hoa văn. Mặc dù phương pháp này phù hợp để sản xuất hàng loạt các hệ thống dựa trên màng phim, nhưng đòi hỏi các thiết bị lớn như máy xử lý laser và thiết bị lắng đọng chân không.

Ngược lại, công nghệ in phun của Ricoh đơn giản hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất. Cuộn phim được nạp vào máy và tháo ra, trong khi vật liệu pin Mặt Trời được phun lên màng phim từ đầu phun mực, tạo thành các cell nhiều lớp. Vì lớp phủ chỉ được áp dụng cho các khu vực mục tiêu, phương pháp này loại bỏ nhu cầu sử dụng máy xử lý laser và sử dụng ít vật liệu phủ hơn. Nhu cầu về thiết bị lắng đọng chân không lớn cũng được loại bỏ vì quy trình in phun cũng xử lý cả lớp điện cực.

Chuyên gia Yoshihisa Ota, thành viên của bộ phận nghiên cứu công nghệ tiên tiến của Ricoh, cho biết: “Chúng tôi đặt mục tiêu giảm đáng kể chi phí so với các phương pháp thông thường”.

Với mục tiêu hướng tới việc sử dụng rộng rãi, tháng trước Ricoh đã công bố hợp tác với NTT Anode Energy và công ty xây dựng nhà Daiwa House Industry.

NTT Anode Energy, một công ty con của tập đoàn viễn thông NTT, sẽ phát triển công nghệ thiết kế điện để cải thiện hiệu suất phát điện của các tấm pin perovskite. Daiwa House có kế hoạch tiến hành thử nghiệm lắp đặt các tấm pin này vào tường ngoài của các tòa nhà.

Đến năm tài chính 2030, Ricoh hy vọng sẽ có khả năng sản xuất pin perovskite với tổng công suất hơn 300 MW, tương đương với mức tiêu thụ hàng năm của khoảng 90.000 hộ gia đình Nhật Bản. Công ty đặt mục tiêu đạt chi phí sản xuất điện là 14 yen (9 xu) cho mỗi kilowatt-giờ, đạt mục tiêu của Chính phủ đối với pin thế hệ tiếp theo.

Dự đoán về thị trường pin Mặt Trời perovskite toàn cầu khác nhau tùy theo công ty nghiên cứu, nhưng dự kiến sẽ tăng trưởng ổn định. Fuji Keizai dự đoán thị trường này sẽ đạt 1.670 tỷ yen vào năm 2030, gấp 11 lần so với năm 2025.

Những nỗ lực của Chính phủ Nhật Bản nhằm hỗ trợ sản xuất trong nước cũng là một động lực cho Ricoh. Năm ngoái, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản đã đặt mục tiêu đưa vào sử dụng 20 GW pin perovskite vào năm 2040.

Với việc các tấm pin Mặt Trời thông thường phần lớn được sản xuất tại Trung Quốc, Nhật Bản coi việc hỗ trợ các nhà phát triển pin perovskite và thúc đẩy các ngành công nghiệp liên quan là rất quan trọng từ góc độ an ninh năng lượng. Ricoh, NTT Anode Energy và Daiwa House đang tận dụng Quỹ Đổi mới Xanh của Chính phủ trong quá trình hợp tác này.

Panasonic Holdings, công ty sản xuất pin Mặt Trời perovskite tích hợp vào vật liệu xây dựng, cũng đang để mắt đến công nghệ phun mực, kết hợp công nghệ này với xử lý laser và công nghệ hiển thị điốt phát quang hữu cơ để phát triển phương pháp phủ lên diện tích lớn kính kiến trúc.

Tuy nhiên, vẫn còn một số rào cản với công nghệ mới. Việc phun ra các lớp vật liệu pin Mặt Trời có thể làm hỏng các bộ phận của đầu phun mực, làm tăng chi phí. Để giải quyết vấn đề này, Konica

Minolta đã phát triển một đầu phun mực có độ bền cao hơn, hiện đang được sử dụng trong các thiết bị của nhà phát triển thiết bị in phun Microjet.

Seiko Epson cũng sẽ tung ra đầu in phun mới trong năm tài chính 2025. Công ty cung cấp đầu in phun cho một số nhà sản xuất thiết bị sản xuất pin và đã đầu tư vào Gosan Tech, một công ty khởi nghiệp của Hàn Quốc với công nghệ in phun đầy triển vọng vào tháng 4.

Giám đốc điều hành Epson, Shunya Fukuda, cho biết: “Cả phương pháp phủ khuôn và phương pháp phun mực đều có những ưu điểm riêng và chúng sẽ cùng tồn tại trong thời gian tới”.