CÁC LOẠI PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Hiện nay có nhiều loại pin năng lượng mặt trời khác nhau trên thị trường nhằm phục vụ những nhu cầu và mục đích khác nhau. Một số loại đã được phát triển từ lâu, một số loại còn lại vẫn còn khá mới mẻ. Các loại pin năng lượng mặt trời hiện nay được chia ra làm ba thế hệ chính.

I. Thế hệ thứ nhất

Đây là những tấm pin năng lượng mặt trời truyền thống, loại pin lâu đời nhất được làm từ silicon bao gồm Monocrystalline siliconPolyocrystalline silicon. Đây cũng là thế hệ phổ biến nhất trong thị trường quang điện hiện nay. Theo thống kê năm 2019 thị trường PV toàn cầu chiếm 95% là những tấm pin loại này.

tam-pin
Tấm pin

1. Tấm pin đơn tinh thể (Monocrystalline Solar Panels)

Đây là những tấm pin được làm từ silicon đơn tinh thể, có độ tinh khiết cao. Các tế bào silicon đơn tinh thể có màu đen hoặc xanh ánh kim. Những tế bào silicon đơn tinh thể có độ bền cao lên tới trên 25 năm. Tuy nhiên hiệu suất chuyển đổi của chúng cũng giảm dần theo từng năm (khoảng 0.5% mỗi năm). Nhược điểm của những tấm pin loại này là yêu cầu độ tinh khiết cao của tinh thể silicon dẫn tới việc sản xuất tinh thể silicon là phức tạp và giá thành sẽ tăng cao. Bên cạnh đó những tế bào này cũng dễ bị rạn nứt khi có tác động cơ học. Hiện nay, hiệu xuất chuyển đổi cao nhất của tế bào quang điện dạng này đã đạt tới 26.7% và module đã đạt tới 610W/panel với hiệu xuất chuyển đổi của module là 22.3%.

2. Tấm pin đa tinh thể (Polycrystalline Solar Panels)

Những tấm pin đa tinh thể được sản xuất bằng cách nung chảy silicon thô sau đó đổ vào khuôn, làm nguội và cắt thành những tấm wafer. Quy trình sản xuất đơn giản, ít tốn kém, giá thành cũng thấp hơn những tấm tin đơn tinh thể. Tuy vậy, những tấm pin đa tinh thể hiệu suất chuyển đổi thấp hơn, hoạt động kém hiệu quả hơn những tấm pin đơn tinh thể ở cùng điều kiện nhiệt độ tăng cao. Năm 2019, hiệu suất chuyển đổi của tế bào đa tinh thể đạt cao nhất là 22.3%.

II. Thế hệ thứ hai

1. Pin mặt trời màng mỏng Amorphous silicon

Tế bào quang điện màng mỏng được sản xuất bằng cách lắng màng silicon lên nền thủy tinh. Loại này ít tốn silicon được sử dụng để sản xuất hơn so với các tế bào đơn tinh thể hoặc đa tinh thể, nhưng hiệu suất chuyển đổi của tế bào dạng này không cao. Một cách để cải thiện hiệu quả của tế bào là tạo cấu trúc phân lớp của một số tế bào. Ưu điểm chính của công nghệ loại này là silicon vô định hình có thể được lắng đọng trên nhiều loại chất nền, có thể được tạo ra linh hoạt và có các hình dạng khác nhau và do đó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Silicon vô định hình cũng ít bị quá nhiệt, điều này thường làm giảm hiệu suất của pin mặt trời.

2. Pin mặt trời màng mỏng CdTe

Đây là một loại công nghệ khác, những năm gần đây trở nên khá phổ biến do chi phí đầu tư thấp, dễ tái chế, hiệu suất chuyển đổi tốt, khả năng hấp thụ bước sóng của ánh sáng rộng hơn silicon, tăng khả năng ứng dụng của những tấm pin loại này. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của những tấm pin màng mỏng CdTe là vấn đề rủi ro môi trường. Trong quá trình sản xuất cần tập trung một lượng lớn Cadmium và Telluride. Đối với Cadmium là tác động độc hại tới môi trường, con người còn Telluride vấn đề lớn nhất là nguồn cung. Hiện nay, hiệu suất chuyển đổi của tế bào quang điện loại này đạt 21% và hiệu suất chuyển đổi của module đạt 18.3% (First solar).

Pin-mat-troi-mang-mong-CdTe
Pin mặt trời màng mỏng CdTe

3. Pin mặt trời màng mỏng CIGS

Trong tất cả công nghệ pin mặt trời màng mỏng thì CIGS là công nghệ đạt hiệu quả cao nhất, Những module CIGS đang ngày càng trở nên phổ biến hơn trong ngành quang điện vì nó không chứa Cadmium độc hại. Các tế bào CIGS được sản xuất bằng cách lắng đọng các kim loại với một lớp mỏng trên chất nền. Tính tới năm 2019, hiệu suất chuyển đổi của tế bào quang điện CIGS cao nhất đạt 23.1% và đạt 17.6% đối với module (ZSW).

Pin-mat-troi-mang-mong-CIGS
Pin mặt trời màng mỏng CIGS

Có thể bạn chưa biết: CIGS là viết tắt của các nguyên tố bào gồm đồng (Cu), indium (In), Gallium (Ga), và selen (Se) hoặc sulfur (S). CIGS là một trong ba công nghệ pin màng mỏng chính, hai công nghệ còn lại là cadmium Telluride và silic vô định hình. Cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo của PIN MẶT TRỜI CIGS tại đây

Pin mặt trời CIGS có hiệu quả chuyển đổi cao kèm với tính ổn định lâu dài khiến CIGS trở thành vị trí độc nhất, đóng vai trò là trung tâm trong lĩnh vực năng lượng tái tạo toàn cầu. Rõ ràng CIGS là công nghệ sinh ra để thống trị các phân khúc thị trường đang nổi lên nhanh chóng như điện mặt trời tích hợp trong các tòa nhà (BIPV), ứng dụng trên các phương tiện vận chuyển (VIPV), điện mặt trời nổi (FPV), trên nền đường (RPV), vật liệu xây dựng, nông nghiệp (APV),… Cùng tìm hiểu về các ưu điểm cũng như các ứng dụng của PIN MẶT TRỜI CIGS tại đây.

III. Thế hệ thứ 3

Pin mặt trời thế hệ thứ 3 bao gồm nhiều loại vật liệu khác nhau cả hữu cơ và vô cơ. Hầu hết chúng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, phát triển như: DSSC (dye-sensitized solar cell), Polymer và Organic PV, Quantum dot PV, Perovskite. Những công nghệ này hiện nay chưa có tính ổn định và còn những rào cản rất lớn như về hiệu suất, tuổi thọ, công nghệ, điều kiện ứng dụng và một yếu tố quan trọng nhất là tính hiệu quả về kinh tế.

IV. Kết luận

Với những thành công trong nghiên cứu, sản xuất, ứng dụng đã cho ra đời hàng loạt những tấm pin năng lượng mặt trời công suất cao, hiệu quả về kinh tế đã khiến ngành công nghiệp quang điện đang ngày càng trở nên quan trọng trở thành một nguồn năng lượng không thể thiếu ở hiện tại và tương lai. Đây chính là một ngành công nghiệp có tiềm năng và quy mô lớn. Quang điện sẽ là nguồn năng lượng tiên phong trong các nguồn năng lượng tái tạo và sẽ dần thay thế các nguồn năng lượng truyền thống. Từ những thông tin về các thế hệ pin mặt trời, tin chắc rằng thế hệ thứ hai sẽ là thế hệ pin mặt trời phát triển bùng nổ trong những năm sắp tới vì công nghệ sản xuất đã đạt tới độ chin cùng những ưu điểm của thế hệ này như: khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, chi phí sản xuất thấp, ít tốn vật liệu, hiệu suất, độ bền cao, ít ảnh hưởng bởi nhiệt độ, dễ dàng tái chế. Đặc biệt là pin mặt trời màng mỏng CIGS vì ngoài những ưu điểm trên thì pin mặt trời màng mỏng CIGS thân thiện với môt trường và khoảng cách giữa hiệu suất của tế bào và module còn rất lớn. Những yếu tố này là tiềm năng rất lớn cho pin mặt trời màng mỏng CIGS trong tương lai.