Tìm hiểu và so sánh các loại pin năng lượng mặt trời hiện nay

Hiện nay, các loại pin năng lượng mặt trời đều có sẵn thuộc một trong ba danh mục chính: mono (đơn tinh thể), poly (đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng). Các tấm pin mặt trời này khác biệt về nguồn gốc sản xuất, cấu trúc, hiệu suất, chi phí và phương pháp lắp đặt.

Quyết định chọn loại pin phù hợp nhất thường phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn, và việc xác định loại pin năng lượng mặt trời sẽ phản ánh mong muốn của bạn về hiệu suất và chi phí.

1. Pin năng lượng mặt trời có cấu tạo từ vật liệu gì?

Để tạo ra điện, pin năng lượng mặt trời được sản xuất từ vật liệu bán dẫn có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng điện. Chất bán dẫn phổ biến nhất được sử dụng trong quá trình sản xuất pin mặt trời là silic.

2. Các loại tấm pin năng lượng mặt trời chính:

2.1 Tấm Pin mono:

Nếu bạn nhận thấy một tấm pin năng lượng mặt trời có các cell màu đen, có thể đó là pin mono. Màu đen của các cell này xuất hiện do ánh sáng tương tác với tinh thể silic nguyên chất.

Pin mặt trời mono sử dụng solar cell (tế bào quang điện) làm từ các tấm silic. Quá trình tạo ra một tấm pin mono bắt đầu bằng việc lắp ráp các tấm wafer (miếng silic mỏng khoảng 0.76 mm) thành các hàng và cột, tạo nên một hình chữ nhật, và sau đó được phủ bằng một tấm kính trước khi đóng khung lại.  Pin mặt trời mono được cắt từ một tinh thể silic đơn, đạt độ tinh khiết cao.

Ngoài ra, các cell hình vuông vạt góc xếp liền nhau tạo ra các khoảng trống màu trắng. Mặc dù có một số hãng như Canadian Solar có bề mặt tấm pin mono có sự khác biệt so với đa số các hãng khác, màu đen vẫn là đặc điểm phân biệt dễ nhận diện nhất.

2.2 Tấm pin poly:

 Pin mặt trời poly bao gồm các mảnh tinh thể silic được nung chảy trong khuôn trước khi được cắt thành tấm wafer.

Pin mặt trời poly không giống với pin mặt trời mono, chúng thường có màu xanh lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong cell theo cách khác so với việc phản xạ của một wafer silic đơn tinh thể.

Công nghệ mới như Black Silicon đã được sử dụng để phủ thêm một lớp cấu trúc nano lên bề mặt tấm pin poly, giúp giảm tỉ lệ phản xạ ánh sáng ngược lại đến mức tối đa và do đó, tăng hiệu suất phát điện. Các tấm pin sử dụng công nghệ này có màu đen hơn so với tấm pin thông thường, nhưng đặc điểm nhận biết vẫn là những đốm xanh rõ ràng.

2.3 Tấm pin Thin-film:

Khác với các tấm pin mặt trời mono và poly, tấm pin Thin-film sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau. Một trong những loại pin mặt trời Thin-film phổ biến nhất được làm từ cadmium Telluride (CdTe). Quá trình sản xuất loại pin Thin-film này bao gồm việc đặt một lớp CdTe giữa các lớp màng dẫn trong suốt để thu ánh sáng mặt trời. Công nghệ Thin-film cũng bao gồm một lớp kính phủ phía trên nhằm bảo vệ.

Các tấm pin mặt trời Thin-film cũng có thể được sản xuất từ silic vô định hình (a-Si), giống như thành phần của các tấm mono và poly. Tuy nhiên, loại pin Thin-film này không được tạo thành từ các tấm silic cứng mà thay vào đó bao gồm silic không kết tinh được đặt trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại.

Yếu tố thẩm mỹ là điểm đặc biệt lớn nhất khi đề cập đến pin mặt trời thin-film. Như tên gọi của chúng, các tấm thin-film thường mỏng hơn đáng kể so với các loại pin khác. Điều này là do các tế bào trong các tấm pin này mỏng hơn khoảng 350 lần so với các tấm tinh thể được sử dụng trong pin mặt trời mono và poly.

Về màu sắc, các tấm pin mặt trời thin-film có thể có cả hai màu xanh và đen, phụ thuộc vào chất liệu tạo ra chúng. Hiện nay, bạn có thể thấy tấm pin thin-film được tích hợp vào vật liệu xây dựng, tạo ra các mái ngói năng lượng mặt trời.

3. So sánh hiệu suất các tấm pin năng lượng mặt trời:

3.1 Tấm pin mono và poly:

Pin mono thường xuất hiện với hiệu suất chuyển đổi và công suất cao nhất trong ba loại pin. Hầu hết các tấm pin mặt trời mono đạt hiệu suất chuyển đổi trên dưới 20%, trong khi các tấm pin mặt trời poly thường có hiệu suất chuyển đổi từ 15 đến 19%.

Các tấm pin mặt trời mono thường tạo ra nhiều năng lượng hơn so với poly và thin-film do có hiệu suất chuyển đổi tốt hơn. Nhiều tấm pin mặt trời mono có công suất lớn, vượt qua con số 300W, và một số loại có thể đạt tới 450W. Ngược lại, pin mặt trời poly thường có công suất thấp hơn.

Lưu ý rằng khả năng sản xuất năng lượng của các tấm pin mono và poly có thể tăng lên khi sử dụng công nghệ mới, chẳng hạn như thiết kế 60 cell, Half-cut cells hoặc số lượng cell nhiều hơn (120 – 144). Tuy nhiên, ngay cả với cùng số lượng cell, các tấm pin mono vẫn có khả năng tạo ra nhiều điện năng hơn.

3.2 Tấm pin thin-film:

Các tấm pin mặt trời thin-film thường có hiệu suất và công suất thấp hơn so với các loại mono hoặc poly. Hiệu quả sẽ thay đổi dựa trên chất liệu cụ thể được sử dụng để tạo ra các cell, nhưng chúng thường có hiệu suất chuyển đổi gần hơn 11%.

Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly có số lượng cell được tiêu chuẩn hóa, công nghệ thin-film không có kích thước đồng đều. Như vậy, công suất từ pin mặt trời thin-film sẽ phụ thuộc phần lớn vào kích thước vật lý của nó. Nói chung, công suất trên mỗi m² của tấm pin năng lượng mặt trời mono hoặc poly sẽ cao hơn công suất của tấm pin thin-film.

3.3 Bảng so sánh:

4. Các loại pin năng lượng mặt trời khác:

Loại pin năng lượng mặt trời đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển bao gồm:

4.1 Pin mặt trời sinh học (Biohybrid):

Ý tưởng của pin mặt trời Biohybrid là kết hợp chất hữu cơ photosystem 1 (mô phỏng quá trình quang hợp tự nhiên) và chất vô cơ. Các lớp photosystem 1 thu thập ánh sáng, chuyển đổi thành năng lượng hóa học và tạo ra dòng điện.

4.2 Pin mặt trời Biohybrid (Biohybrid Solar Cell):

Pin mặt trời Biohybrid cũng chứa thành phần chất vô cơ như pin mặt trời thông thường, nhưng có thêm nhiều lớp chất hữu cơ photosystem 1. Điều này làm tăng hiệu suất chuyển đổi điện năng.

4.3 Pin mặt trời tập trung (Concentrated PV):

Loại pin này có bề mặt gương cong, thấu kính và hệ thống làm mát được sử dụng để tập trung tia sáng vào một cell nhỏ, tăng hiệu suất chúng lên tới 41%. Tuy nhiên, chúng chỉ hiệu quả khi hứng ánh sáng mặt trời ở một góc độ hoàn hảo, yêu cầu việc sử dụng máy theo dõi hướng ánh sáng mặt trời và dàn xoay đổi hướng (solar tracker) để tận dụng tối đa nguồn sáng trực tiếp.

5. Vậy loại pin nào tốt nhất lắp đặt ở Việt Nam? 

Khi lựa chọn loại pin năng lượng mặt trời cho việc lắp đặt, quyết định của bạn nên dựa trên các yếu tố như tài chính, điều kiện thực địa, và vị trí cụ thể của hệ thống. Mỗi loại pin, bao gồm mono, poly, và thin-film, đều có ưu và nhược điểm riêng.

Nếu bạn có một mặt bằng lớn với nhiều không gian cho tấm pin mặt trời, lựa chọn lắp đặt các tấm poly có hiệu suất trung bình và chi phí thấp có thể là quyết định phù hợp. Trong trường hợp không gian hạn chế, tấm pin mặt trời mono với hiệu suất cao hơn có thể là lựa chọn tốt.

Vị trí địa lý cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình chọn loại pin. Cụ thể, pin mặt trời mono thường hiệu quả hơn ở những nơi có bức xạ mặt trời thấp (khoảng 3.8 – 4.8kWh/m2/ngày). Miền Nam Việt Nam, với cường độ bức xạ mặt trời cao nhất (từ 4.8 – 5.6kWh/m2/ngày), có thể là nơi lựa chọn tốt cho pin poly.

Hơn nữa, do miền Nam có nhiệt độ cao, yếu tố suy giảm hiệu suất do nhiệt độ cần được xem xét. Cũng quan trọng là chi phí đầu tư thấp hơn cho hệ thống sử dụng pin poly. Do đó, pin poly thường được ưu tiên sử dụng ở miền Nam, trong khi pin mono có thể phù hợp hơn ở miền Bắc.

Pin thin-film hiện chưa phổ biến trong thực tế tại Việt Nam do yêu cầu diện tích lắp đặt lớn và hiệu suất chuyển đổi thấp. Chúng thường cần một khu vực rộng lớn để lắp đặt, và hiệu suất chuyển đổi thấp hơn so với các loại pin khác. Tuy nhiên, chúng có thể trở thành lựa chọn hữu ích ở những nơi không thể chịu được trọng lượng của các hệ thống thiết bị năng lượng mặt trời truyền thống.

Ngoài ra, tấm pin thin-film có thể là giải pháp phù hợp cho các hệ thống mặt trời di động như trên ô tô hoặc thuyền, nơi trọng lượng và tính linh hoạt là quan trọng.

Hy vọng với những thông tin trên giúp bạn tìm được một mẫu pin năng lượng mặt trời phù hợp với gia đình của mình. Hoặc cần tư vấn rõ hơn từng dòng xin vui lòng liên hệ Hotline/zalo: 0972915451 - 0352162878.