Usaha Jepun Menghasilkan Panel Solar Ultra Nipis dan Ultra Ringan: Inovasi Perovskit Menyerlah di Expo 2025 Osaka

Revolusi Solar Jepun: Panel Perovskit Menjadi Tumpuan di Expo 2025 Osaka

Ekspo Dunia sejak sekian lama menjadi medan mempamerkan kejayaan teknologi, daripada Crystal Palace di London pada 1851 hingga kemunculan eskalator di Paris pada 1900. Pada 2025, tradisi itu diteruskan di Osaka, Jepun, dengan tumpuan pada generasi baharu teknologi solar: panel solar perovskit yang ultra nipis dan ultra ringan. Panel inovatif ini bukan sahaja mengubah wajah Ekspo, malah menandakan kemungkinan peralihan dalam industri solar global, ketika Jepun berhasrat untuk kembali menerajui tenaga boleh baharu dan mengurangkan kebergantungan pada teknologi import.

Apakah Sel Solar Perovskit dan Mengapa Teknologi Ini Revolusioner?

Sel solar perovskit dinamakan sempena keluarga bahan yang mempunyai struktur kristal unik, yang sifat fotovoltaiknya pertama kali ditemukan oleh penyelidik Jepun pada 2009. Tidak seperti panel solar berasaskan silikon tradisional, sel perovskit amat nipis, kadangkala hanya setebal satu milimeter, dan boleh dihasilkan sebagai filem fleksibel. Fleksibiliti ini membolehkannya dipasang pada permukaan melengkung dan bumbung ringan, malah disepadukan ke dalam pakaian atau bahan binaan, iaitu tempat panel konvensional sukar digunakan.

Sel ini juga lebih ringan dan murah untuk dihasilkan berbanding panel silikon. Ia boleh menyerap spektrum cahaya yang lebih luas, termasuk cahaya tampak dan inframerah dekat, malah mampu menjana elektrik ketika cuaca mendung atau di bawah pencahayaan dalaman. Dalam keadaan makmal, sel solar perovskit mencapai kecekapan penukaran kuasa melebihi 26%, setanding dengan panel silikon terbaik. Aplikasi dunia sebenar kini sedang diuji di Expo 2025, dengan panel mencapai kecekapan sekitar 15% hingga 21% dan peningkatan pesat dijangka apabila teknologi ini semakin matang.

Salah satu kelebihan paling penting bagi Jepun ialah bahan mentah utama untuk sel solar perovskitnya, iaitu iodin, diperoleh dari dalam negara. Ini berbeza dengan panel silikon, yang sangat bergantung pada polisilikon import, yang sebahagian besarnya berasal dari China. Dengan membangunkan teknologi perovskit, Jepun berharap dapat memperkukuh keselamatan tenaganya dan mengurangkan kebergantungan pada pembekal asing.

Expo 2025 Osaka: Makmal Hidup untuk Inovasi Solar

Tumpuan utama demonstrasi teknologi perovskit di Expo 2025 ialah Terminal Pengangkutan Yumeshima 1. Di sini, lebih 250 panel solar perovskit yang ultra nipis dan ringan membentuk bumbung melengkung terminal bas sepanjang 250 meter itu, iaitu pemasangan seumpamanya yang terbesar di dunia. Dibangunkan oleh Sekisui Solar Film Co., Ltd., panel ini kira-kira satu persepuluh berat panel solar konvensional dan cukup fleksibel untuk dipasang pada ciri seni bina melengkung. Pemasangannya di terminal itu bukan sekadar pencapaian teknikal, tetapi juga pernyataan hasrat: Jepun mahu menerajui generasi seterusnya teknologi solar.

Elektrik yang dijana oleh panel ini membekalkan kuasa kepada lampu terminal, sekali gus menunjukkan bagaimana tenaga boleh baharu boleh disepadukan dengan lancar ke dalam prasarana awam. Panel yang nipis dan fleksibel juga boleh dipasang pada bangunan lama, pusat pencegahan bencana dan sekolah, iaitu tempat panel tradisional terlalu berat atau tegar untuk digunakan secara praktikal.

Namun, inovasi itu tidak terhenti pada bumbung. Expo 2025 turut menjadi medan uji bagi teknologi solar boleh pakai. Kakitangan sedang menguji vest utiliti yang dilengkapi panel solar perovskit, dibangunkan oleh Toyoda Gosei (syarikat Kumpulan Toyota), Enecoat Technologies dan pengeluar tekstil Seiren. Vest ini, dengan setiap panel seberat kurang daripada empat gram, membekalkan kuasa kepada kipas leher untuk membantu pekerja kekal sejuk dalam cuaca panas musim panas di Osaka. Projek ini merupakan inisiatif pertama di dunia untuk menyepadukan sel solar perovskit ke dalam teknologi boleh pakai, dengan pasukan berkenaan mengumpulkan data prestasi harian dalam pelbagai keadaan cuaca.

Tiang Pintar, Fasad Artistik dan Lain-lain

Sel solar perovskit turut digunakan dengan cara kreatif lain di Ekspo. Tiang lampu jalan pintar yang dilengkapi panel perovskit melengkung menyediakan pencahayaan, papan tanda digital dan juga pengecasan tanpa wayar untuk bangku. Panasonic membangunkan fasad artistik menggunakan sel solar perovskit lut sinar yang diapit antara lapisan kaca, menjadikan bahagian luar bangunan sebagai penjana kuasa tanpa menjejaskan estetika. Aplikasi ini menyerlahkan kepelbagaian teknologi perovskit dan potensinya untuk membawa penjanaan tenaga lebih dekat dengan tempat tenaga itu diperlukan.

Pertaruhan Strategik Jepun: Keselamatan Tenaga dan Pemulihan Industri

Usaha Jepun memajukan sel solar perovskit bukan sekadar berkaitan inovasi, malah merupakan langkah strategik untuk mendapatkan semula kebebasan tenaga dan memulihkan sektor pembuatannya. Ketika ini, lebih 60% panel solar dunia dihasilkan di China, manakala bentuk muka bumi Jepun yang bergunung-ganang mengehadkan peluasan ladang solar tradisional. Dengan memberi tumpuan pada teknologi perovskit, yang boleh disepadukan ke dalam persekitaran bandar dan prasarana sedia ada, Jepun berhasrat menjadikan tenaga solar bahagian yang lebih besar dalam campuran tenaganya, dengan sasaran 30% menjelang 2040.

Kerajaan Jepun menyokong cita-cita ini dengan pelaburan besar. Kementerian Ekonomi, Perdagangan dan Industri (METI) telah memperuntukkan $1.5 bilion untuk menyokong pembangunan dan pengkomersialan panel perovskit ultra nipis dan fleksibel. Sekisui Chemical, peneraju dalam bidang ini, menerima subsidi kerajaan untuk meningkatkan pengeluaran, dengan rancangan mencapai kapasiti 100,000 kilowatt menjelang 2027 dan satu juta kilowatt menjelang 2030. Matlamatnya ialah menjana tenaga solar daripada sel perovskit yang menyamai keluaran 20 loji janakuasa nuklear menjelang 2040.

Pengeluaran iodin dalam negara, iaitu bahan utama dalam sel perovskit, turut memperkukuh keselamatan tenaga Jepun. Dengan mengurangkan kebergantungan pada polisilikon import dan memanfaatkan sumber tempatan, Jepun berharap dapat melindungi dirinya daripada gangguan rantaian bekalan global dan risiko geopolitik.

Cabaran: Ketahanan, Kestabilan dan Pengkomersialan

Walaupun menjanjikan, sel solar perovskit masih menghadapi halangan besar sebelum dapat menggantikan atau menyaingi panel silikon secara meluas. Cabaran paling mendesak ialah ketahanan. Bahan perovskit sensitif terhadap kelembapan, haba dan cahaya ultraungu, yang boleh menyebabkannya merosot dan kehilangan kecekapan dalam tempoh beberapa tahun. Penyelidik sedang berusaha meningkatkan kestabilan melalui teknik pengkapsulan termaju, iaitu salutan pelindung dan bahan tambahan yang melindungi sel daripada kerosakan persekitaran. Panel terbaharu Sekisui mampu bertahan kira-kira 10 tahun, dengan sasaran 20 tahun untuk menyamai panel solar konvensional.

Satu lagi kebimbangan ialah kandungan plumbum dalam banyak formulasi perovskit. Walaupun jumlahnya kecil dan pengkapsulan yang kukuh dapat meminimumkan risiko terhadap alam sekitar, penyelidik sedang mengkaji alternatif bebas plumbum dan kaedah kitar semula yang lebih baik untuk menangani kemungkinan kesan terhadap kesihatan dan ekologi.

Kos juga menjadi pertimbangan. Pada awalnya, sel solar perovskit dijangka lebih mahal daripada panel silikon, tetapi pengeluaran besar-besaran dan pengoptimuman proses sepatutnya dapat menurunkan harga. Fleksibiliti dan kemudahan pemasangannya mungkin mengimbangi kos permulaan yang lebih tinggi, khususnya di kawasan bandar yang tidak sesuai untuk panel tradisional.

Konteks Global: Kerjasama dan Persaingan

Jepun bukan satu-satunya negara yang mengusahakan teknologi solar perovskit. Kerjasama antarabangsa menjadi tema utama di Expo 2025, dengan Perikatan Solar Antarabangsa (ISA) menganjurkan acara untuk menggalakkan kerjasama antara negara seperti India dan Jepun. Kerjasama ini bertujuan membina rantaian bekalan solar yang berdaya tahan, mempercepat pelaburan dalam teknologi generasi baharu dan menggalakkan inovasi tenaga bersih yang diterajui golongan muda.

Di peringkat global, panel tandem perovskit-silikon, iaitu panel dengan lapisan perovskit ditambah di atas sel silikon, sudah meningkatkan kecekapan sehingga 20%. Syarikat seperti Oxford PV di Eropah sedang mengkomersialkan panel hibrid ini, manakala firma Jepun memberi tumpuan pada perovskit tulen dan penyelesaian yang disepadukan ke dalam bangunan. Persaingan kini tertumpu pada pengeluaran besar-besaran, daya saing kos dan kebolehpercayaan jangka panjang.

Usaha Jepun merupakan sebahagian daripada perubahan dasar tenaga yang lebih luas. Pelan Tenaga Strategik ke-7 kerajaan menyasarkan pengurangan pelepasan gas rumah hijau sebanyak 73% menjelang 2040 dan neutraliti karbon menjelang 2050. Tenaga boleh baharu disasarkan menyumbang 40% hingga 50% daripada campuran tenaga, dengan sel solar perovskit memainkan peranan penting untuk mencapai matlamat ini. Mandat solar baharu Tokyo, yang bermula pada April 2025, akan mewajibkan pemasangan panel pada rumah baharu dan berpotensi menambah kapasiti 1 hingga 1.5 GW setahun.

Dari Ekspo ke Kehidupan Harian: Masa Depan Solar Perovskit

Demonstrasi di Expo 2025 bukan sekadar pameran teknikal, tetapi eksperimen dunia sebenar yang akan membentuk masa depan tenaga solar. Data yang dikumpulkan daripada vest boleh pakai, tiang pintar dan panel yang disepadukan ke dalam bangunan akan menjadi panduan bagi generasi produk seterusnya. Syarikat seperti Toyoda Gosei merancang melancarkan pakaian pintar komersial menjelang 2027, manakala Sekisui Chemical menyasarkan penggunaan meluas filem solarnya di kemudahan awam dan prasarana bandar.

Pakar percaya teknologi perovskit berpotensi merevolusikan cara dan tempat kita menjana elektrik. Sifatnya yang fleksibel dan ringan menjadikannya sesuai untuk menyepadukan tenaga solar ke dalam barangan harian seperti pakaian, telefon pintar, tingkap dan kenderaan. Apabila penyelidik mengatasi cabaran ketahanan dan pengeluaran berskala besar, sel solar perovskit boleh membantu bandar menjadi lebih berdikari dari segi tenaga serta lebih berdaya tahan terhadap perubahan iklim.

Pertaruhan Jepun pada solar perovskit memang berani, namun jika berjaya, teknologi ini boleh menetapkan piawaian baharu bagi tenaga boleh baharu di seluruh dunia, iaitu teknologi yang lebih ringan, lebih mudah disesuaikan dan lebih dekat dengan kehidupan penggunanya.

Ringkasan

• Jepun mempamerkan panel solar perovskit ultra nipis dan ultra ringan di Expo 2025 Osaka, dengan hasrat menerajui generasi seterusnya teknologi solar.
• Sel solar perovskit fleksibel dan ringan serta boleh disepadukan pada permukaan melengkung, pakaian dan bahan binaan, menjadikannya sesuai untuk persekitaran bandar.
• Teknologi ini menawarkan kelebihan dari segi kecekapan, kos dan keselamatan tenaga, dengan Jepun mendapatkan bahan utama dari dalam negara dan mengurangkan kebergantungan pada panel silikon import.
• Pemasangan utama di Ekspo termasuk bumbung solar perovskit terbesar di dunia di terminal bas, vest solar boleh pakai untuk kakitangan dan tiang lampu jalan pintar dengan panel solar terbina dalam.
• Cabaran masih wujud, termasuk meningkatkan ketahanan, menangani penggunaan plumbum dan mencapai daya saing kos, namun kemajuan pesat sedang dicapai.
• Kerajaan dan industri Jepun melabur besar dalam teknologi perovskit, dengan rancangan untuk pengeluaran besar-besaran dan penggunaan meluas menjelang 2030.
• Kerjasama antarabangsa di Expo 2025 menyerlahkan persaingan global untuk mengkomersialkan penyelesaian solar generasi baharu dan mencapai matlamat iklim yang bercita-cita tinggi.