AI có thể giúp tối ưu hóa silicon tạo vật liệu mới cho pin mặt trời

Thông tin được nêu tại tọa đàm “Vật liệu cho tương lai bền vững” tổ chức trong Tuần lễ khoa học công nghệ của Quỹ VinFuture 2024 sáng 4/12 tại Hà Nội.

GS Martin Green, Giám đốc sáng lập Trung tâm Quang điện Tiên tiến tại Đại học New South Wales (Australia), Thành viên Hội đồng Giải thưởng VinFuture, cho rằng công nghệ sử dụng trong chế tạo pin mặt trời thập kỷ vừa qua đã thay đổi rất nhiều. Hiệu suất các tấm panel đã tăng từ 16% lên 21,6%. Các công nghệ chế tạo pin mặt trời đã phát triển nhanh với 4 dạng chính là: Topcon, HJT, IBC, Perc.

GS Martin Green là tác giả đồng sở hữu giải chính VinFuture 2023 giá 3 triệu USD (tương đương 73 tỷ đồng), cho phát minh đột phá, tạo nền tảng cho năng lượng xanh thông qua việc sản xuất pin mặt trời và lưu trữ bằng pin Lithium-ion. Theo ông với pin mặt trời silicon là vật liệu nền tảng đáng tin cậy, phổ biến, hiệu quả.

Trong một thập kỷ qua, giá pin mặt trời đã giảm mạnh, từ 1 USD/W năm 2009 xuống còn 0,10 USD/W hiện nay. Hiệu suất các tấm pin cũng tăng từ 16% lên 21,6%, nhờ ứng dụng các công nghệ tiên tiến như TOPcon, HJT, IBC và PERC. “Khi nhu cầu năng lượng toàn cầu đạt 1 terawatt (TW) trong năm tới, silicon vẫn giữ vai trò chủ chốt nhờ khả năng đáp ứng sản phẩm sản xuất với chi phí thấp”, ông nói.

Tuy silicon là vật liệu ưu việt, nhưng để đạt được hiệu suất cao hơn, cần tìm cách kết hợp với các vật liệu khác. Theo GS Green, việc xếp chồng các lớp vật liệu như perovskite, có thể nâng cao hiệu suất từ 30% lên 40%. Tuy nhiên, vật liệu kết hợp phải đáp ứng các yêu cầu: có sẵn, không độc hại và tương thích với silicon.

Giáo sư Marina Freitag, Nhà nghiên cứu của Royal Society (URF) tại Đại học Newcastle, Anh, cho rằng khi phát triển vật liệu mới, có khả năng thích ứng nhưng chúng cũng có sự thay đổi theo thời gian.

Bà gợi ý kết hợp perovskite – là vật liệu tiềm năng có hiệu suất tương đương silicon và khả năng tái sinh tốt. Việc kết hợp perovskite với silicon không chỉ giảm tới 80% lượng silicon cần sử dụng mà còn tăng hiệu quả sản xuất và giảm đáng kể lượng phát thải CO2 cũng như diện tích đất nông nghiệp cần thiết cho các hệ thống pin mặt trời.

Còn GS Sir Richard Henry Friend, Đại học Cambridge, Anh, khuyến nghị chuyển đổi từ bạc sang các loại kim loại phổ biến hơn như đồng trong sản xuất pin mặt trời. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào kim loại quý và đảm bảo nguồn vững chắc.

Ông cho biết tại một đại học ở HongKong đã ứng dụng AI giúp cắt giảm thời gian trong quá trình mô phỏng máy tính về vật liệu, sắp xếp các lớp khác nhau lên silicon, đưa ra các định hướng nghiên cứu rất tiết kiệm thời gian, tạo ra đường tắt trong nghiên cứu vật liệu. “Tôi ủng hộ vai trò AI trong nghiên cứu”, ông nói.

Tương lai năng lượng mặt trời không chỉ nằm ở việc cải tiến vật liệu mà còn ở ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI). AI mô phỏng, sàng lọc sản phẩm vật liệu và quy trình sản xuất tối ưu hóa, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

Tuy nhiên, GS Nguyễn Thục Quyên, Đại học California, Mỹ lưu ý, AI cần đi đôi với cân nhắc về năng lượng sử dụng, trung tâm dữ liệu. Việc chuẩn hóa dữ liệu và cải thiện chất lượng đầu vào thông tin cũng rất cần thiết để AI phát huy hiệu quả.

Theo GS Martin Green, việc phát triển vật liệu mới cho pin mặt trời là yếu tố then chốt để thúc đẩy ứng dụng năng lượng mặt trời trên quy mô lớn, góp phần giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và hướng tới một tương lai năng lượng sạch. “Cuộc cách mạng năng lượng thứ ba có thể là một cuộc cách mạng năng lượng mặt trời, với những vật liệu mới có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất cao và chi phí thấp chưa từng có”, ông nói.

Nhật Minh