Lựa chọn xu hướng nào để đảm bảo năng lượng cho nhu cầu phát triển bền vững của chúng ta, trong bối cảnh tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, các mối đe dọa từ biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng…?

Chủ đề này đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước thảo luận tại cuộc tọa đàm "Vật liệu cho tương lai bền vững" diễn ra sáng 4-12, mở màn Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024.

Nên tập trung vào năng lượng mặt trời?

Sự kiện thu hút sự tham gia của nhiều nhà khoa học hàng đầu thế giới, tạo ra một diễn đàn quan trọng để trao đổi những góc nhìn sâu sắc về tương lai của vật liệu bền vững, đặc biệt trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

Phát biểu khai mạc, PGS.TS Vũ Hải Quân, giám đốc Đại học Quốc gia TPHCM, đánh giá: "Hiện nay, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió và thủy điện ngày càng trở thành trụ cột trong việc giải quyết khủng hoảng năng lượng toàn cầu và giảm lượng khí thải carbon. 

Trong đó, nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới cho pin mặt trời và các ứng dụng bền vững là một yếu tố cốt lõi trong việc mở rộng ứng dụng năng lượng tái tạo, từ đó đóng góp trực tiếp vào mục tiêu phát triển bền vững của thế giới".

Chủ trì phiên tọa đàm là GS Richard Henry Friend (Đại học Cambridge, Anh), chủ tịch Hội đồng Giải thưởng VinFuture và chủ nhân Giải thưởng Millenium Technology Vật lý 2010. Theo ông, "khoa học vật liệu đang ở giai đoạn phát triển đầy sôi động. Chúng ta đang chứng kiến những đổi mới trên quy mô toàn cầu, mở ra những khả năng vô tận cho việc tạo ra các vật liệu tiên tiến với tính năng vượt trội".

GS.Sir Richard Henry Friend cho rằng năng lượng hiện đang được tiêu thụ một cách không bền vững, gây ra các vấn đề nghiêm trọng như phát thải CO₂. Trung bình mỗi người thải ra hàng tấn CO₂ mỗi năm, điều này khiến các nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu trở nên cấp bách hơn bao giờ hết.

Tuy nhiên, theo GS.Sir Richard Henry Friend, "chúng ta vẫn có một lựa chọn khả thi để giải quyết vấn đề này, đó là tập trung vào năng lượng mặt trời".

"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 khẳng định.

Cùng quan điểm này, giáo sư Martin Green - người tiên phong phát triển công nghệ Bộ phát thụ động và Tiếp điểm phía sau (PERC) và Điều tiết điện trượt qua màng chắn oxy hóa (TOPCon) cho pin mặt trời - cũng nhận định 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.

Tìm kiếm các công nghệ mới phát triển năng lượng tái tạo

Mặc dù công nghệ năng lượng mặt trời đã có những bước tiến đáng kể nhưng để đạt được mục tiêu NetZero vào năm 2050, vẫn còn nhiều thách thức phải vượt qua. 

Giáo sư Martin Green dự báo đến năm 2030, sản lượng năng lượng mặt trời cần đạt 3TB GW mỗi năm, nhưng điều này đòi hỏi sự thay đổi mạnh mẽ trong công nghệ và quy mô sản xuất.

Tại tọa đàm, các chuyên gia, nhà khoa học chỉ ra rằng một trong những yếu tố quan trọng để đạt được mục tiêu năng lượng sạch là việc phát triển các vật liệu mới có khả năng tăng hiệu suất của pin mặt trời. Những vật liệu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của pin mặt trời mà còn mở ra khả năng tái tạo năng lượng một cách bền vững, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và bảo vệ môi trường.

Tại tọa đàm, giáo sư Marina Freitag, chuyên gia về năng lượng tại Đại học Newcastle (Anh), chia sẻ về một trong những vật liệu hứa hẹn, đó là perovskite.

Perovskite là một loại tinh thể đặc biệt có thể sử dụng để tạo ra những tế bào quang điện có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng với hiệu suất cao hơn nhiều so với vật liệu truyền thống, đồng thời tăng cường khả năng chuyển đổi năng lượng, giảm chi phí sản xuất và dễ dàng tái chế hơn.

Giáo sư Freitag cũng chỉ ra rằng việc phát triển các vật liệu mới không chỉ là một giải pháp kỹ thuật mà còn phải xem xét đến tính bền vững và khả năng thích ứng với các điều kiện môi trường khác nhau, đảm bảo không gây hại cho môi trường. Điều này mở ra một hướng đi quan trọng trong việc phát triển năng lượng tái tạo bền vững.

Trong khi đó, giáo sư Seth Marder, giám đốc Viện Năng lượng tái tạo và bền vững (Hoa Kỳ), đã chia sẻ về vai trò của polyme trong việc phát triển các sản phẩm bền vững.

Từ những chia sẻ của các chuyên gia, rõ ràng rằng để đạt được mục tiêu năng lượng bền vững, cần kết hợp các công nghệ mới, phát triển vật liệu tiên tiến và áp dụng các phương pháp sản xuất thông minh. 

Đặc biệt, việc sử dụng AI, phát triển vật liệu như perovskite và polyme tái chế, và tối ưu hóa quy trình sản xuất sẽ là những yếu tố quan trọng giúp chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai năng lượng sạch, bền vững.

Tuy nhiên, từ một góc độ khác, giáo sư Marder cũng nhấn mạnh: "Cần cải thiện quy trình thiết kế, câu chuyện không chỉ là công nghệ, mà là thay đổi hành vi cá nhân".

Tôn vinh những đột phá khoa học có khả năng ứng dụng thực tiễn

Là chuyên gia hàng đầu về năng lượng, giáo sư Freitag tập trung vào phát triển các công nghệ mới ứng dụng ánh sáng, kết hợp với vật liệu phối trí nhằm giải quyết những thách thức quan trọng trong lĩnh vực, đặc biệt là liên quan đến tính bền vững, ổn định và hiệu suất của pin mặt trời lai (Hybrid Photovoltaic).

Những ý tưởng đột phá này đã mang lại cho bà sự công nhận rộng rãi trên trường quốc tế, trong đó phải kể đến Giải thưởng Nhà nghiên cứu trẻ Göran Gustafsson năm 2019 và Giải thưởng Harrison-Meldola danh giá năm 2022 của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. 

Giáo sư Freitag được xem là một trong những người tiên phong dẫn đầu làn sóng phát triển thiết bị quang điện tử bền vững trên thế giới.

Nhận lời đến Việt Nam tham dự Tuần lễ Khoa học Công nghệ VinFuture 2024, giáo sư Freitag cho biết bà đánh giá cao sứ mệnh của Giải thưởng VinFuture trong việc kết nối khoa học với đời sống.

"Điều khiến tôi ấn tượng ở VinFuture là sự tập trung vào những đột phá khoa học có khả năng ứng dụng thực tiễn, giải quyết các vấn đề của thế giới thực. VinFuture không chỉ vinh danh các nhà khoa học xuất sắc, mà còn tạo ra những hình mẫu truyền cảm hứng cho thế hệ trẻ", giáo sư Freitag chia sẻ.

Theo bà, các sự kiện quốc tế do VinFuture tổ chức là cơ hội tuyệt vời để các nhà khoa học đến từ nhiều quốc gia trên thế giới gặp gỡ và trao đổi kiến thức.

"Tôi tin tưởng rằng hợp tác quốc tế là điều kiện tiên quyết để giải quyết những thách thức toàn cầu và thúc đẩy tiến bộ khoa học công nghệ", giáo sư Freitag khẳng định.

Các nhà khoa học hàng đầu đến VinFuture bàn về tương lai của trí tuệ nhân tạo, vật liệu bền vững

Sáng 4-12, tại Hà Nội, Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2024 mở màn với các cuộc tọa đàm khoa học về hai chủ đề đang thu hút sự chú ý nhất hiện nay: Vật liệu cho tương lai bền vững và triển khai AI trong thực tế.