Pin mặt trời màng mỏng – cuộc cách mạng mới trong ngành năng lượng 

Pin mặt trời màng mỏng được biết đến là thế hệ pin mặt trời thứ 2 trong ngành công nghiệp năng lượng. So với phiên bản đời đầu thì pin mặt trời thế hệ 2 hay còn gọi là thin film có nhiều cải tiến vượt trội hơn rất nhiều. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu chi tiết về loại pin mặt trời này trong bài viết chia sẻ dưới đây để có thêm nhiều thông tin hữu ích hơn.

Tổng quan về pin năng lượng mặt trời màng mỏng

Pin năng lượng mặt trời màng mỏng là sản phẩm được chế tạo từ màng mỏng của các chất bán dẫn lắng đọng trên nhựa, thuỷ tinh hoặc kim loại. Loại màng này vô cùng mỏng, nó chỉ có kích thước vài micromet, nhỏ hơn 20 lần so với kích thước của pin mặt trời được làm từ silicon và chỉ bằng 1% so với thế hệ pin mặt trời đầu tiên trên thị trường. Tuy nhiên chúng lại có nhiều ưu điểm nổi bật trong tích hợp và sản xuất điện năng.
pin-mat-troi-mang-mong
Pin năng lượng mặt trời màng mỏng – thế hệ pin mặt trời thứ 2
Hiện nay, trên thị trường pin năng lượng mặt trời màng mỏng có 3 loại chính gồm:
  • Pin mặt trời bằng silicon vô định hình (A – Si): đây là loại pin năng lượng mặt trời màng mỏng lâu đời nhất. Nó được chế tạo thông qua sự lắng đọng hơi trong hóa học để đặt một lớp silicon mỏng lên trên bề mặt nhựa, kính hay đế kim loại. Nó có thể hấp thụ được nhiều dải quang phổ ánh sáng. Đồng thời, hoạt động tốt trong điều kiện ánh sáng yếu nhưng hiệu quả lại không lâu dài. 
  • Pin mặt trời CdTe: đây là pin năng lượng mặt trời màng mỏng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Cd và Te đều là các kim loại hiếm và chúng được lắng đọng trên bề mặt thủy tinh. Vào năm 2016, First Solar đã đạt kỷ lục thế giới về hiệu suất hoạt động của pin CdTe là 22,1% trong khi các module của nó chỉ đạt trung bình là 17%. 
  • Pin mặt trời CIGS và CIS: đây là pin năng lượng mặt trời màng mỏng được sản xuất thông qua đồng bay hơi hoặc đồng lắng đọng. Đồng, indium, selenide và gali sẽ được lắng đọng trên bề mặt chất nền ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau và trộn lẫn chúng với nhau. Module CIS có hiệu suất hoạt động là 22,9% và đạt đỉnh ở mức 180W. Còn module màng mỏng CIGS chỉ sở hữu hiệu suất trung bình là 16,5% và đạt đỉnh ở mức 250 W.

Cấu tạo pin mặt trời màng mỏng

pin-mat-troi-mang-mong-2
Cấu tạo chi tiết của pin
Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời màng mỏng khá đơn giản. Nó bao gồm lớp chất điện quang đặt trên bề mặt chất rắn như nhựa, thuỷ tinh hoặc kim loại. Tuỳ vào từng loại pin năng lượng mặt trời màng mỏng mà lớp chất điện quang sẽ khác nhau. Các chất quang điện đặc trưng cho 3 loại pin mặt trời màng mỏng chủ yếu gồm:
  • Silicon vô định hình
  • CdTe
  • Đồng indium gallium selenide 

Hiệu suất chuyển đổi của công nghệ pin mặt trời màng mỏng

pin-mat-troi-mang-mong-3
Hiệu suất chưa hoàn toàn tối ưu
Mặc dù có đột phá về kích thước và chi phí nhưng công nghệ pin năng lượng mặt trời màng mỏng lại được đánh giá là “tệ nhất” trong tất cả các loại pin năng lượng mặt trời hiện nay do chúng đòi hỏi nhiều không gian hơn so với các loại khác.
Tuỳ thuộc vào công nghệ mà pin năng lượng mặt trời màng mỏng đạt hiệu suất từ 7 – 13% và dự kiến sẽ tăng lên 10 – 16% trong tương lai. Tuy nhiên, chúng vẫn đang được khá nhiều công trình lựa chọn. Xét về tổng thể chúng cũng có được những ưu điểm thuyết phục nhất định.

Ưu và nhược điểm của pin năng lượng mặt trời màng mỏng

Thực tế, bất kỳ sản phẩm nào khi ra đời cũng đều sở hữu những ưu điểm và mặt hạn chế riêng. Tùy vào từng điều kiện cụ thể người ta sẽ đưa ra sự lựa chọn sao cho phù hợp nhất. Xét về ưu và nhược điểm của pin mặt trời màng mỏng, chúng ta sẽ có một vài thông tin đáng chú ý được kể đến như sau:

Về ưu điểm

  • Quy trình sản xuất đơn giản 
  • Chi phí sản xuất thấp
  • Ngoại hình có tính đồng nhất và thẩm mỹ cao
  • Đặc tính linh hoạt, mở ra được nhiều ứng dụng tiềm năng mới
  • Hiệu suất của pin không chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ cao hay bóng râm
  • Hữu ích cho các ứng dụng dân dụng

Về nhược điểm

  • Yêu cầu cao về mặt không gian để đạt được hiệu suất cao như các loại pin mặt trời được chế tạo từ tinh thể. Diện tích không gian rộng gấp 4 lần so với pin tinh thể để đạt được hiệu suất tương đương.
  • Chi phí lắp đặt pin mặt trời màng mỏng khá là cao
  • Tuổi thọ thấp hơn so với pin năng lượng mặt trời bằng tinh thể 

Ứng dụng của pin mặt trời màng mỏng

pin-mat-troi-mang-mong-4
Ứng dụng rộng rãi trong nhiều công trình

Hiện pin năng lượng mặt trời màng mỏng được ứng dụng vô cùng phổ biến trong các công trình năng lượng như:

  • Cung cấp nguồn năng lượng điện dân dụng và điện nhân tạo
  • Kết hợp cùng đèn LED mang đến hệ thống chiếu sáng hiệu suất cao mà lại tiết kiệm năng lượng
  • Ứng dụng trong hệ thống nhà ở thông minh
  • Sử dụng trong các đèn tín hiệu giao thông
  • Các thiết bị chiếu sáng sân vườn
  • Ứng dụng trong các thiết bị không gian vũ trụ
Trên đây là tất tần tật những thông tin liên quan đến pin mặt trời màng mỏng. Hy vọng qua đây bạn đã có những hiểu biết biết chi tiết hơn về loại pin năng lượng đặc biệt này.