TỔNG HỢP CÁC CÔNG NGHỆ PIN QUANG ĐIỆN TÍNH ĐẾN THỜI ĐIỂM HIỆN TẠI

 

    Công nghệ pin mặt trời luôn đang được các nhà sản xuất nghiên cứu, phát triển nhằm tăng hiệu quả cũng như tuổi thọ cho sản phẩm. Vậy có những công nghệ nào đang được sử dụng để sản xuất tấm pin mặt trời?

Tấm pin năng lượng mặt trời là thành phần quan trọng của 1 hệ thống Điện mặt trời, do đó các tấm pin được các nhà sản xuất nghiên cứu phát triển liên tục. Trên mỗi tấm pin thì các tế bào quang điện đóng vai trò chủ chốt, các công nghệ mới hiện nay đều đang nghiên cứu để các tế bào quang điện này có thể tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng cao nhất mà vẫn đảm bảo chi phí thấp nhất và tuổi thọ lâu dài.

Những công nghệ pin mặt trời hiện nay:

 1. Tế bào đơn tinh thể (Monocrystalline) và tế bào đa tinh thể (Polycrystalline)

– Những tấm pin mặt trời có tế bào đơn tinh thể (Mono) sử dụng Silic ở dạng đơn sắc, tinh khiết để cắt ra thành các tế bào quang điện.

– Những tấm pin mặt trời có tế bào đa tinh thể (Poly) thể thường được được tạo ra từ một miếng silicon tạo thành từ nhiều tinh thể gộp lại.

Hiệu suất của 2 loại pin này hiện nay tương đối tốt, phổ biến rộng rãi như hiện nay, tuy nhiên pin mono có hiệu suất cao hơn, giá thành đắt hơn so với pin poly do sự khác nhau về cấu tạo của tế bào quang điện.

 2. Tế bào đơn tinh thể đúc (Cast mono cells)

Cast mono cells là công nghệ sử dụng quy trình sản xuất đúc các tế bào quang điện tương tự như các tế bào đa tinh thể. Chi phí sản xuất các tế bào đơn được giảm vì quá trình đúc ít tốn năng lượng hơn, tuy nhiên các tế bào đơn tinh thể đúc vẫn không hoàn toàn hiệu quả như các tế bào đơn tinh thể thông thường.

Sự khác biệt bên ngoài của 3 công nghệ pin mặt trời

(Các tế bào mono thường có màu đen sẫm với hoa văn kim cương, trong khi các tế bào poly có hình vuông, xuất hiện màu xanh lam. Cast mono có màu đen với cạnh vuông giống như các ô poly.)

Hình 1. khác biệt bên ngoài của 3 công nghệ pin mặt trời

( Nguồn:http://vnge.vn/nang-luong-tai-tao.html) [1]

 3. PERC – Passivated Cells (Các tế bào thụ động)

PERC (Passivated Emitter Rear Cell hay Passivated Emitter Rear Contact) là công nghệ sử dụng một tấm film lắp vào mặt sau của tế bào quang điện kết hợp với các hóa chất trong túi nhỏ trong màng, từ đó tăng khả năng hấp thụ ánh sáng giúp giảm sự tái tổ hợp electron, tăng khả năng hấp thụ ánh sáng, tăng phản xạ nội bộ.

Mỗi nhà sản xuất sẽ phát triển và ứng dụng công nghệ này theo nhiều cách khác nhau, một số thay đổi khác đã được phát triển như PERT (mặt sau bức xạ thụ động khuếch tán hoàn toàn) và PERL (Bức xạ thụ động và mặt sau khuếch tán cục bộ).

 4. Multiple/Wire Busbars

Multi ribbon and wire busbars là công nghệ sử dụng các dây hoặc băng kim loại mỏng chạy xuống từng cell pin và dẫn các electron ra mạch ngoài tạo thành dòng điện.

 

Trước kia các tấm pin mặt trời chỉ được sản xuất với khoảng 3 Busbars nhưng hiện nay đa số là từ 5 – 6 Busbars, một số nhà sản xuất phát triển tăng số lượng lên tới 9 – 12 Busbars nhằm tăng khả năng truyền tải các electron.

Ngoài ra, các Wire Busbars phẳng truyền thống bị che một phần của tế bào quang điện làm giảm hiệu suất. Do đó, nhiều dây Busbars dạng tròn cho điện trở thấp hơn và đường đi ngắn hơn để các electron di chuyển dọc theo các fingers (thanh dẫn phụ), dẫn đến hiệu suất cao hơn đang được sử dụng.

Những công nghệ pin năng lượng mặt trời - Công nghệ Multiple_Wire Busbars

Hình 2. Công nghệ Multiple_Wire Busbars

(Nguồn: https://socongthuong.daklak.gov.vn/vi/news/tin-chinh-sach/thu-tuong-chinh-phu-ban-hanh-cong-van-ra-soat-cac-van-de-lien-quan-den-phat-trien-dien-mat-troi-o-nuoc-ta-2675.html) [3]

 5. Split Panels (Sử dụng tế bào phân nửa – Half-cut cells)

Half-cut cells là công nghệ sử dụng phương pháp cắt cell truyền thống ra hai phần bằng nhau thông qua tia laser, phân chia tấm pin mặt trời thành 2  bảng nhỏ hơn với công suất 50% trên mỗi bảng và hoạt động song song với nhau.

Công nghệ này giúp tăng hiệu suất do tổn thất điện trở khi qua các busbar thấp hơn.Vì mỗi Half-cut cell, nó tạo ra một nửa dòng điện ở cùng một điện áp, giúp cho chiều rộng của thanh cái có thể giảm đi một nửa và nhờ đó làm giảm che bóng và tổn thất của cell pin.

Dòng điện thấp hơn cũng giúp nhiệt độ cell pin thấp hơn, từ đó làm giảm sự hình thành nguy cơ và ảnh hưởng của các điểm nóng (hot-spot) do ảnh hưởng che bóng một phần, bụi bẩn hoặc các vết nứt tại cell pin.

Những công nghệ pin năng lượng mặt trời - Công nghệ Half-cut Cells

Hình 3. Công nghệ Half-cut Cells

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

 6. BiFacial Solar Modules – Mô đun công nghệ pin mặt trời hai mặt

Dual sided panels and cells là công nghệ chế tạo tấm pin mặt trời hai mặt, hấp thụ ánh sáng khuếch tán từ các đám mây, tòa nhà hay các vật thể khác phản chiếu vào mặt sau.

Các Bifacial cells hấp thụ ánh sáng từ cả hai phía của tấm pin và với cùng vị trí và điều kiện có thể tạo ra năng lượng nhiều hơn tới 27% so với các tấm pin đơn tinh thể (Mono) truyền thống. Các tấm pin mặt trời Bifacial thường sử dụng mặt trước bằng kính và tấm nền polymer mặt sau trong suốt để bao bọc các tế bào quang điện cho phép ánh sáng phản xạ đi vào từ mặt sau của tấm pin năng lượng mặt trời.

Để có thể giảm đáng kể nguy cơ hư hỏng, các mô-đun Bifacial cũng có thể sử dụng mặt sau bằng kính dày hơn.

Những công nghệ pin năng lượng mặt trời - Công nghệ BiFacial Solar Modules

Hình 4. Công nghệ BiFacial Solar Modules

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

7. Dual Glass Panels – Công nghệ pin mặt trời hai mặt kính

Công nghệ Dual Glass Panels (tấm pin mặt trời 2 kính) là công nghệ sử dụng mặt kính sau thay thế cho tấm nền truyền thống và tạo ra một tấm pin có hai mặt kính cường lực.

Phương pháp này giúp tăng tính ổn định cho hoạt động của tấm pin, không phản ứng và không hư hỏng theo thời gian, không bị suy thoái UV và gia tăng tuổi thọ cho tấm pin mặt trời.

Công nghệ Dual Glass Panels

Hình 5. Công nghệ Dual Glass Panels

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

 8. Frameless Panels – Tấm pin không khung

Những tấm pin mặt trời Dual Glass được loại bỏ khung nhôm truyền thống mang lại lợi thế đặc biệt liên quan đến việc làm sạch, không có khung để bắt bụi bẩn, các mô-đun không khung khi nghiêng hoặc phẳng dễ dàng để vệ sinh bề mặt hơn và có xu hướng sử dụng gió và mưa tự nhiên để tự làm sạch nhờ đó cho sản lượng mặt trời lớn và ổn định hơn.

Tuy nhiên, công nghệ này sẽ khiến cho việc lắp đặt tấm pin phức tạp hơn vì cần có hệ thống kẹp đặc biệt.

Công nghệ Frameless Panels

Hình 6. Công nghệ Frameless Panels

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

 9. Shingled Cells

Shingled Cells là phương pháp  chồng chéo các dải tế bào mỏng có thể được lắp ráp theo chiều ngang hoặc chiều dọc trên tấm pin. Shingled Cell được tạo ra bằng cách cắt laser một tế bào có kích thước đầy đủ thành 5 hay 6 dải và xếp chúng theo cấu hình ván lợp nối bằng keo kết nối phía sau.

Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích như: giảm hiệu ứng đổ bóng với mỗi tế bào hoạt động độc lập hiệu quả, giá thành sản xuất tương đối rẻ, tăng hiệu quả của tấm pin giống như các tế bào IBC

Công nghệ Shingled Cells

Hình 7. Công nghệ Shingled Cells

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

 10. N-Type Solar Cells hiệu suất cao

Vào những năm 1954 khi tấm pin mặt trời đầu tiên ra đời, công nghệ này sử dụng wafer silicon pha tạp loại N nhưng theo thời gian, silicon loại P hiệu quả hơn về chi phí đã trở thành loại tế bào thống trị với hơn 80% thị trường toàn cầu năm 2017 sử dụng Cell- loại P.

 11. Công nghệ pin mặt trời với tế bào quang điện IBC

Công nghệ IBC (Interdigitated Back Contact) hay còn gọi là công nghệ tế bào quang điện IBC sử dụng một mạng lưới dây dẫn có từ 30 dây trở lên được tích hợp vào đằng sau cell pin, không giống như các cell pin tiêu chuẩn thường có 4 đến 6 Busbars có thể nhìn thấy lớn và nhiều đường dẫn phụ fingers ở mặt trước của cell pin.

Công nghệ này có tác dụng giảm che bóng cho tế bào và giảm phản xạ một số photon ánh sáng, từ đó gia tăng hiệu suất cho tấm pin.

Mặt trước và mặt sau của tế bào quang điện IBC

Hình 8. Mặt trước và mặt sau của tế bào quang điện IBC

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

 12. Heterojunction – HJT Cells

Công nghệ HJT Cells sử dụng trên cơ sở silic tinh thể thông thường với các lớp silic thin film bổ sung ở hai bên của tế bào tạo thành heterojunction (dị hợp).

Các tế bào dị hợp nhiều lớp có khả năng tăng hiệu quả mạnh mẽ với thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đạt hiệu quả lên tới 26,5% khi kết hợp với công nghệ IBC.

Công nghệ Heterojunction – HJT Cells

Hình 9. Công nghệ Heterojunction – HJT Cells

(Nguồn: https://kitawa.vn/tam-pin-nang-luong-mat-troi)

KẾT LUẬN

   + Chế tạo pin mặt trời: Pin mặt trời hay tấm năng lượng hoặc tấm pin quang. Chuyển đổi năng lượng ánh sáng về thành điện nặng.

   + Chế tạo quang điện trở: Quang điện trở làm từ quang dẫn. Cấu tạo gồm một sợi dây làm bằng chất quang dẫn gắn trên một đế cách điện.

  + Chế tạo diot là loại diot bán dẫn thực hiện chuyển đổi photon thành điện tích dựa trên hiệu ứng quang điện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1]https://duanviet.com.vn/cong-nghe/737/-Pin-Nang-Luong-Mat-Troi-La-Gi-Hoat-Dong-Nhu-The-Nao.html

[2]https://dennangluongmattroiquangnam.com/pin-nang-luong-mat-troi/

[3]https://datsolar.com/cac-loai-pin-nang-luong-mat-troi-nen-chon-loai-nao/