Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ quang điện mặt trời (PV) đã trải qua một quá trình phát triển mang tính cách mạng, chuyển đổi từ một công nghệ thích hợp sang công nghệ chủ đạo trong bối cảnh năng lượng toàn cầu. Hành trình của điện mặt trời có thể bắt nguồn từ sự ra đời của pin mặt trời thực tế đầu tiên của Bell Labs vào năm 1954. Bước đột phá này đánh dấu sự khởi đầu của việc không ngừng theo đuổi việc cải tiến hiệu quả và giảm chi phí.
Một bước phát triển then chốt trong quá trình phát triển điện mặt trời là sự ra đời của pin mặt trời màng mỏng. Không giống như pin mặt trời silicon tinh thể truyền thống, công nghệ màng mỏng sử dụng các vật liệu như cadmium Telluride (CdTe) và đồng indium gallium selenide (CIGS). Những vật liệu này cho phép linh hoạt hơn trong thiết kế và giảm đáng kể chi phí sản xuất. Các công ty như First Solar đã triển khai thành công công nghệ màng mỏng, góp phần đa dạng hóa các lựa chọn tấm pin mặt trời và giúp năng lượng mặt trời dễ tiếp cận hơn trên toàn cầu.
Hơn nữa, những tiến bộ trong khoa học vật liệu, đặc biệt là trong lĩnh vực pin mặt trời perovskite, đã thu hút được sự chú ý vì tiềm năng cách mạng hóa ngành công nghiệp của chúng. Pin Perovskite mang lại triển vọng về hiệu quả cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn. Các nhà nghiên cứu và công ty đang tích cực làm việc để giải quyết các vấn đề về độ ổn định, với mục tiêu thương mại hóa pin mặt trời perovskite trên quy mô lớn.
2.Tác động kinh tế và môi trường của hệ thống quang điện mặt trời
Việc áp dụng các hệ thống điện mặt trời không chỉ mở ra một kỷ nguyên mới của năng lượng sạch mà còn định vị mình là chất xúc tác cho những thay đổi tích cực về môi trường và kinh tế. Những lợi ích về môi trường được thể hiện bằng việc giảm phát thải khí nhà kính. Ví dụ, Đức, quốc gia tiên phong trong việc áp dụng năng lượng mặt trời, đã giảm đáng kể lượng khí thải carbon bằng cách tích hợp năng lượng mặt trời vào tổ hợp năng lượng của mình. Mức giảm này được cho là do sự thay thế điện năng được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng mặt trời.
Hơn nữa, tác động kinh tế tích cực của điện mặt trời là rất nhiều mặt. Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đã trở thành ngành sử dụng lao động lớn với cơ hội việc làm bao gồm nghiên cứu và phát triển, sản xuất, lắp đặt và bảo trì. Tại Hoa Kỳ, lực lượng lao động năng lượng mặt trời đã có mức tăng trưởng ấn tượng, vượt qua 230.000 việc làm vào năm 2020. Khi các chính phủ khuyến khích các dự án năng lượng tái tạo, nền kinh tế địa phương được kích thích, tạo ra hiệu ứng lan tỏa vượt ra ngoài lĩnh vực năng lượng mặt trời.
Một khía cạnh kinh tế khác là tiềm năng sản xuất năng lượng phi tập trung. Hệ thống PV năng lượng mặt trời trao quyền cho các chủ nhà và doanh nghiệp cá nhân để tạo ra điện, giảm sự phụ thuộc vào lưới điện tập trung. Sự phân cấp này giúp tăng cường an ninh năng lượng và khả năng phục hồi, đặc biệt ở những khu vực thường xuyên xảy ra sự cố lưới điện hoặc thiên tai.
Mặc dù quỹ đạo của điện mặt trời chắc chắn là tích cực nhưng vẫn còn những thách thức trên con đường hướng tới giải pháp năng lượng tích hợp và bền vững hoàn toàn. Tính không liên tục, một đặc tính của năng lượng mặt trời do sự thay đổi của ánh sáng mặt trời, là mối quan tâm hàng đầu. Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin lithium-ion, đang giảm thiểu thách thức này. Ví dụ, Powerwall của Tesla cho phép chủ nhà lưu trữ năng lượng mặt trời dư thừa để sử dụng trong thời gian ít ánh sáng mặt trời, cung cấp nguồn điện liên tục.
Những lo ngại về môi trường liên quan đến quá trình sản xuất tấm pin mặt trời cũng đã được nêu ra. Việc sản xuất pin mặt trời silicon truyền thống bao gồm các quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng và sử dụng các vật liệu có khả năng gây nguy hiểm. Các công ty như Qidong Shenya Industry Co., Ltd. đang giải quyết vấn đề này bằng cách thực hiện các hoạt động sản xuất bền vững, chẳng hạn như sử dụng năng lượng tái tạo trong sản xuất và tái chế vật liệu để giảm thiểu tác động môi trường của việc sản xuất tấm pin mặt trời.
Nhìn về phía trước, các công nghệ mới nổi mang đến những khả năng thú vị cho tương lai của điện mặt trời. Ví dụ, các tấm pin mặt trời trong suốt có thể được tích hợp vào cửa sổ và mặt tiền, biến các bề mặt hàng ngày thành tài sản sản xuất điện. Ngoài ra, những tiến bộ trong hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời giúp tăng cường khả năng thu năng lượng bằng cách định hướng các tấm pin mặt trời đi theo đường đi của mặt trời suốt cả ngày. Những đổi mới như vậy hứa hẹn sẽ nâng cao hơn nữa hiệu quả và khả năng tồn tại của hệ thống quang điện mặt trời.
