GS Martin Green (giữa) cầm tấm pin mặt trời giới thiệu trong buổi giao lưu hôm 21/12 tại Hà Nội

Năm 1983, GS Martin Green vẽ sơ đồ đầu tiên của công nghệ bộ phát thụ động và tiếp điểm phía sau (PERC), kể từ đó nhóm của ông giữ kỷ lục về hiệu suất pin mặt trời silicon suốt hơn 30 năm qua.

GS Martin Andrew Green, Đại học New South Wales, Australia là một trong 4 nhà khoa học nhận Giải chính VinFuture 2023 trị giá 3 triệu USD (tương đương 73 tỷ đồng), với 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.

Những năm 1976, các mô-đun năng lượng mặt trời tốt nhất mới có hiệu suất 5-6%, ước tính có tuổi thọ thực địa chỉ hơn một năm. Nhưng giờ đây với các mô-đun PERC thương mại hiện có hiệu suất lên tới 21,6% và tuổi thọ có thể đạt tới 30 năm. Để có được các loại pin mặt trời hiện đại có hiệu suất cao này đều dựa vào công nghệ bộ phát thụ động và tiếp điểm phía sau (PERC) do nhóm của GS Martin Green tiên phong phát triển.

GS Martin giữ kỷ lục về hiệu suất pin mặt trời silicon suốt hơn 30 năm, được mô tả là một trong 10 cột mốc quan trọng trong lịch sử quang điện mặt trời. Công trình của ông cải thiện trên 50% về hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời silicon, chiếm ưu thế thương mại từ năm 1983 đến 2008. Những cải tiến này đã được áp dụng trên thị trường. Pin silicon chiếm ưu thế với mức tăng hàng năm là 96% thị trường năng lượng mặt trời toàn cầu, trị giá 308 tỷ USD vào năm 2022, theo Bloomberg.

GS Martin Andrew Green chụp cùng tấm pin mặt trời. 

Martin vốn là sinh viên ngành kỹ thuật điện tử, nhưng lại hứng thú nghiên cứu tìm kiếm nguồn năng lượng mới. Những năm 1970, nghiên cứu về năng lượng mặt trời không mấy mặn mà, bởi theo ông mô tả, nó không "tạo ra nguồn điện lớn với giá phải chăng". Thời điểm ấy sản xuất rất đắt đỏ nên họ coi dự án quá tham vọng, không có triển vọng. So với ngành điện hạt nhân quá hot và có triển vọng lớn, điện mặt trời chỉ như "con bọ chét trên lưng con voi", ông kể trong cuộc trò chuyện với báo chí Việt Nam.

Green là người đầu tiên mô tả, và nhóm của ông là những người đầu tiên phát triển, chứng minh bằng thực nghiệm hai cách tiếp cận khác nhau về cơ bản để cải thiện hiệu suất tế bào pin silicon. Năm 1983, ông vẽ sơ đồ đầu tiên của pin PERC. Ban đầu phương pháp tiếp cận nhóm là sử dụng các tiếp điểm trên diện tích nhỏ kết hợp với thụ động hóa bề mặt oxit mỏng, gọi là PESC - pin mặt trời phát thụ động. Họ lập kỷ lục thế giới đầu tiên về hiệu suất 19% vào cuối năm 1983. Với việc bổ sung thêm kết cấu để giảm phản xạ, PESC giúp nâng hiệu suất pin silicon từ 20% (năm 1985) lên 21% (năm 1988) nhờ sử dụng tiếp xúc phía sau Al-BSF tiêu chuẩn.

Nhận thấy hiệu suất tăng lên đáng kể, nhóm tiến hành cải tiến tiếp điểm phía sau với pin PERC. Nhờ đó của nhóm tiếp tục nâng hiệu suất pin lên 23%, 24% rồi lên 25% trong các năm 1989, 1994, 1999.

Kỷ lục pin 25% tồn tại trong 15 năm tiếp theo, dẫn đến việc thương mại hóa PERC vào năm 2012 và PERC trở thành công nghệ sản xuất thống trị toàn cầu vào năm 2018. Trong những năm sau đó, PERC chiếm khoảng 90% sản lượng mô-đun năng lượng mặt trời toàn cầu, với số lượng mô-đun PERC hiện được lắp đặt nhiều hơn bất kỳ hoạt động sản xuất năng lượng mặt trời nào khác trong lịch sử nhân loại.

Sở dĩ nghiên cứu công nghệ tấm pin mặt trời của Green được coi là cuộc cách mạng hóa, bởi hiệu suất pin silicon được cải thiện là yếu tố chính giúp giảm chi phí sản xuất và đưa năng lượng mặt trời trở thành "một trong những nguồn điện có chi phí thấp nhất trong lịch sử", mở ra kỷ nguyên sản xuất năng lượng tái tạo hiệu quả. "Một tấm pin chi phí hàng nghìn USD như tôi đang cầm, nhưng bây giờ chỉ khoảng 1 USD", Martin chia sẻ.

Từ ý tưởng bị cho là viển vông, ông nói "vô cùng vui mừng" khi giờ đây nhiều doanh nghiệp đã đầu tư và cạnh tranh. GS Martin cho hay sự thay đổi diễn ra từ khi công nghệ phát triển, khiến người ta dần dễ chấp nhận và không kháng cự. Công nghệ đã phát triển kịp thời ở thời điểm phải gia tăng những nỗ lực ứng phó với biến đổi khí hậu, công nghệ giúp giá thành phải chăng hơn. "Bây giờ mọi thứ đảo ngược lại, năng lượng mặt trời là con voi, năng lượng khác là bọ chét", ông ví von.

GS Martin dự đoán nguồn cung năng lượng mặt trời sẽ chiếm tỷ trọng lớn toàn thế giới vào năm 2040, thậm chí sớm hơn. "Hiện công nghệ chuyển dịch được khắc phục nhanh chóng, việc lắp đặt dễ dàng hơn, tôi tin trong tương lai phần lớn nguồn cung sơ cấp trên thế giới đến từ năng lượng mặt trời".

GS Martin đánh giá, Việt Nam thuộc top 10 quốc gia có tỷ lệ hệ thống điện mặt trời lắp đặt lớn trên thế giới và cũng là quốc gia có sản lượng sản xuất tâm pin năng lượng mặt trời lớn bậc nhất. "Đó là bước tiến mạnh mẽ, Việt Nam có lợi thế không chỉ lắp đặt hệ thống mà còn sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời", ông gợi ý có thể dựa vào năng lượng mặt trời thay vì hóa thạch để đáp ứng năng lượng điện một cách bền vững.

Với các nhà nghiên cứu trẻ, ông cho biết lĩnh vực năng lượng mặt trời là một trong những ngành công nghiệp sẽ phát triển mạnh mẽ trong các thập kỷ tới. Sẽ có nhiều thách thức khó khăn đòi hỏi giải đáp bằng các nghiên cứu. "Khi lưới điện thay đổi, từ lệ thuộc hóa thạch sang mặt trời không chỉ cần nghiên cứu học thuật mà còn cần sản phẩm cho doanh nghiệp để khắc phục nhược điểm. Đây là sẽ miền đất nghiên cứu màu mỡ tạo ra nhiều triển vọng cho các bạn", ông gợi ý.

GS Martin Green được mệnh danh là "một trong những bộ óc có ảnh hưởng nhất trong lĩnh vực kỹ thuật", đồng thời cũng là một trong những nhà nghiên cứu được trích dẫn nhiều nhất trên thế giới, được chọn vào danh sách nhà khoa học trích dẫn cao của Clarivate. Ông đạt nhiều giải thưởng quốc tế lớn như Giải Australia 1999, Giải SolarWorld Einstein năm 2007, Huy chương Ian Wark năm 2016 của Viện Hàn lâm Khoa học Australia, Giải Năng lượng Toàn cầu danh giá năm 2018, Giải thưởng Nhật Bản năm 2021, Giải thưởng Công nghệ Millennium 2022 và cùng với ba cựu sinh viên đoạt Giải thưởng Nữ hoàng Elizabeth năm 2023 về Kỹ thuật.