Tại Nhật Bản, các dự án thí điểm ứng dụng pin mặt trời perovskite (PSCs) ngày càng mở rộng quy mô. Khác với các tấm pin mặt trời thông thường, các thiết bị thế hệ mới này có đặc điểm như mỏng, nhẹ và linh hoạt, cho phép người dùng lắp đặt ở nhiều vị trí.
Pin mặt trời perovskite (PSCs) sử dụng các vật liệu có cấu trúc tinh thể với cấu trúc nguyên tử có thể điều chỉnh để hấp thụ bước sóng cụ thể phát ra từ đèn LED và bóng đèn huỳnh quang. Công nghệ này gắn liền với Tiến sĩ Miyasaka Tsutomu. Các tấm PSC có thể được lắp đặt trên tường, cửa sổ và các bề mặt khác trong khi các tấm pin mặt trời truyền thống khó áp dụng. Do đó, perovskite thường được mô tả như tương lai của năng lượng mặt trời do có chi phí thấp, linh hoạt hơn so với silicon.
Xét về góc độ an ninh năng lượng, pin mặt trời hữu cơ (PSC) có tầm quan trọng chiến lược đối với Nhật Bản. Iốt, một trong những nguyên liệu chính được sử dụng trong sản xuất PSC, là loại tài nguyên thế mạnh của nước Nhật, hiện cung cấp hàng đầu cho các quốc gia khác.
Thử nghiệm trong điều kiện khí hậu lạnh ở Hokkaido
Một dự án thí điểm bắt đầu vào tháng 8/2025 do Công ty Điện lực Hokkaido chủ trì, hợp tác với Mitsubishi HC Capital và Enecoat Technologies. Tại một cuộc họp báo vào tháng 2/2026, một đại diện cho biết các tế bào quang điện (PSC) vẫn tiếp tục tạo ra điện ngay cả ở nhiệt độ thấp tới -22°C. Đây là một cột mốc đáng chú ý đối với việc sử dụng năng lượng mặt trời ở vùng khí hậu lạnh như Hokkaido.
Trong thử nghiệm, các tế bào quang điện được lắp đặt trên các bức tường ngoài và bề mặt cửa sổ bên trong của một ngôi nhà mẫu tại Viện nghiên cứu của công ty điện lực. Bằng cách so sánh dữ liệu thời tiết hàng ngày với sản lượng điện, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng các tế bào này có thể tạo ra điện ngay cả trong điều kiện cực lạnh, bao gồm cả ánh sáng mặt trời phản chiếu từ tuyết.
Đây là thông tin quan trọng, vì các tấm pin silicon thông thường gặp trở ngại trong mùa đông. Tuyết có thể cản trở ánh sáng mặt trời, làm giảm sản lượng và tạo thêm trọng lượng cho các cấu trúc. Trong khi đó, pin mặt trời perovskite cải thiện được các vấn đề này. Viện nghiên cứu cho biết đây là lần đầu tiên một thử nghiệm như trên được thực hiện trong môi trường có tuyết. “Các tấm pin linh hoạt và nhẹ, mở ra nhiều lựa chọn lắp đặt hơn” một đại diện dự án chia sẻ.
Dự án Tòa thị chính
Thành phố Sapporo cũng đang thử nghiệm các tấm pin mặt trời perovskite như một phần trong nỗ lực cắt giảm lượng khí thải nhà kính 55% vào năm tài chính 2030, cũng như đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Chính quyền thành phố đang nghiên cứu các công nghệ mới để giúp đạt được những mục tiêu này.
Vì thế một dự án thí điểm đã bắt đầu vào tháng 3 năm nay tại tòa thị chính. Các tế bào quang điện được tích hợp vào cửa sổ ở tầng trên cùng. Trong năm tới, thành phố sẽ theo dõi hiệu quả hoạt động của các tế bào này trong việc tạo ra điện năng trong môi trường thực tế của đô thị.
Ngoài ra, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời này tại một tòa nhà công cộng cũng nhằm mục đích nâng cao nhận thức của người dân về năng lượng mặt trời và giảm phát thải carbon.
Mở rộng quy mô và các mục tiêu quốc gia
Từ năm tài chính 2025, chính quyền Sapporo đã lắp đặt các tấm pin mặt trời thông thường tại 10 trường tiểu học và trung học cơ sở, từng bước mở rộng việc sử dụng năng lượng mặt trời trong các cơ sở công cộng. Hệ thống hiện có này có thể giúp quá trình chuyển đổi sang pin mặt trời perovskite diễn ra suôn sẻ hơn khi công nghệ này trở nên khả thi về mặt thương mại.
Với nhiều lựa chọn lắp đặt linh hoạt hơn, pin mặt trời perovskite phù hợp với các khu vực đô thị đông dân cư. Một quan chức thành phố kỳ vọng sáng kiến này sẽ khuyến khích nhiều cư dân hơn nhận thức về việc giảm phát thải carbon.
Ở cấp quốc gia, Kế hoạch Chiến lược Năng lượng lần thứ bảy của Nhật Bản đặt mục tiêu năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng mặt trời, chiếm khoảng 40-50% tổng nguồn cung năng lượng vào năm tài chính 2040. Pin mặt trời perovskite được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu trên, mặc dù vẫn còn nhiều thách thức như cải thiện độ bền của pin và vấn đề xử lý an toàn sau khi sử dụng.