Nhật Bản Thúc Đẩy Năng Lượng Mặt Trời Với Tế Bào Hình Cầu Sphelar và Hỗ Trợ Perovskite

Nhật Bản đang triển khai chiến lược kép nhằm định hình lại lĩnh vực quang điện, thách thức mô hình tấm pin phẳng truyền thống thông qua sự đổi mới cấu trúc và hỗ trợ vật liệu tiên tiến. Trọng tâm của nỗ lực này là công nghệ tế bào quang điện hình cầu Sphelar, do Kyosemi Corporation phát triển, song hành với các chính sách hỗ trợ của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) nhằm đẩy nhanh thương mại hóa pin mặt trời perovskite thế hệ mới. Các báo cáo về hiệu suất của tế bào hình cầu đã xuất hiện vào đầu năm 2026, đồng thời METI công bố kế hoạch trợ cấp cho các thử nghiệm perovskite ở nước ngoài trong năm tài chính 2026, củng cố vị thế của quốc gia này trong lĩnh vực năng lượng tái tạo toàn cầu.

Cốt lõi của sự thay đổi này là các vi tế bào quang điện hình cầu Sphelar, có đường kính chỉ từ một đến hai milimét, được Kyosemi Corporation phát triển. Hình dạng cầu cho phép chúng thu ánh sáng mặt trời trực tiếp, phản xạ và khuếch tán từ hầu hết mọi hướng, loại bỏ nhu cầu về các hệ thống theo dõi phức tạp cần thiết cho các tấm pin phẳng. Các thử nghiệm vào đầu năm 2026 đã chứng minh hiệu suất chuyển đổi năng lượng của Sphelar đạt gần 20%, một con số cạnh tranh với công nghệ silicon hiện tại. Quy trình sản xuất của Kyosemi còn bao gồm việc sử dụng thí nghiệm vi trọng lực tại Trung tâm Vi trọng lực Nhật Bản (JAMIC) để tạo hình cầu silicon nóng chảy, giúp giảm thiểu đáng kể lượng silicon phế thải so với phương pháp cắt lát khối silicon thông thường.

Song song với sự phát triển của Sphelar, chính phủ Nhật Bản đang thực hiện các bước chiến lược để thúc đẩy công nghệ perovskite, một vật liệu có tiềm năng nhờ tính linh hoạt và trọng lượng nhẹ. METI đã công bố kế hoạch trợ cấp cho các dự án thử nghiệm pin perovskite linh hoạt ở thị trường quốc tế, bắt đầu từ năm tài chính 2026, nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình thương mại hóa và xuất khẩu. Mục tiêu quốc gia của Nhật Bản là triển khai 20 gigawatt (GW) công suất pin perovskite vào năm 2040, một cam kết được củng cố bởi các quỹ như Green Innovation Fund, vốn đã phân bổ ngân sách đáng kể cho nghiên cứu và phát triển perovskite, cho thấy nỗ lực xây dựng chuỗi cung ứng tự chủ.

Các tập đoàn lớn của Nhật Bản cũng đang tích cực tham gia vào cuộc đua perovskite. Panasonic Holdings đặt mục tiêu thương mại hóa các tấm pin tích hợp kính perovskite vào năm 2026, cho phép tích hợp liền mạch các tế bào quang điện vào vật liệu xây dựng. Panasonic đã đạt được hiệu suất chuyển đổi thế giới ở cấp độ mô-đun 18.1% trên mô-đun 802 cm² vào tháng 11 năm 2023, sử dụng phương pháp phủ mực in độc quyền. Trong khi đó, EneCoat Technologies, công ty con của Đại học Kyoto, đang lên kế hoạch xây dựng cơ sở sản xuất hàng loạt sớm nhất là vào năm 2026, sau khi đạt hiệu suất 30.4% trong tế bào perovskite-silicon bốn cực. Các công ty này, cùng với Ricoh, đang nhận được các khoản trợ cấp trị giá 24.6 tỷ Yên (gần 167 triệu USD) trong năm năm từ METI để thúc đẩy sản xuất hàng loạt.

Sự đổi mới này thách thức trực tiếp thiết kế tấm pin phẳng có nguồn gốc từ năm 1883. Các tế bào Sphelar, với khả năng thu ánh sáng 360 độ và độ trong suốt cao từ 50 đến 80% khi được nhúng trong kính, mở ra các ứng dụng kiến trúc độc đáo, bao gồm cả các khối kính năng lượng mặt trời (SPHELARGlass Block). Trong khi đó, các tấm pin perovskite linh hoạt, nhẹ, đang được các nhà sản xuất Nhật Bản trình diễn trong các dự án tích hợp vào mặt tiền tòa nhà vào tháng 2 năm 2026. Sự phát triển song song này thể hiện nỗ lực có hệ thống nhằm vượt qua các giới hạn vật lý và hình học của công nghệ năng lượng mặt trời hiện tại, đồng thời đảm bảo lợi thế công nghệ cho Nhật Bản trong thập kỷ tới.