Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời là thước đo cho lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt tấm pin và chuyển hóa thành điện năng sử dụng. Do có nhiều tiến bộ trong công nghệ quang điện trong những năm gần đây, hiệu suất chuyển đổi của pin đã tăng lên từ 15% đến hơn 20%. Hiệu suất ngày càng tăng này dẫn đến công suất pin cũng ngày một tăng.
Hiệu suất của tấm pin:
Được xác định bởi hai yếu tố chính: thứ nhất là dựa trên thiết kế tế bào và loại silicon cùng tổng hiệu suất của pin, thứ hai là dựa trên bố cục, cấu hình và kích thước tấm pin
Hiệu suất của tế bào:
Hiệu suất tế bào quang điện được xác định bởi vật liệu cấu trúc tế bào và silicon sử dụng thông qua một trong hai loại là P-type và N-type. Hiệu suất tế bào được tính bằng hệ số lấp đầy (FF), là hiệu suất chuyển đổi tối đa của tế bào PV ở điện áp và dòng điện tối ưu.
Thiết kế của cell pin đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời. Các tính năng chính bao gồm silicon, (MBB) và (PERC). Tế bào IBC chi phí cao hiện đang có hiệu quả cao nhất (20-22%), do cơ sở tế bào silicon loại N có độ tinh khiết cao và không bị thất thoát do bóng. Tuy nhiên, các tế bào PERC Mono gần đây với MBB và các tế bào liên kết (HJT) mới nhất đã đạt được mức hiệu quả trên 20%.
Hiệu suất tổng tấm pin
Hiệu suất tổng của tấm pin được đo trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC), dựa trên nhiệt độ tế bào là 25°C, bức xạ mặt trời là 1000W/m2 và khối lượng không khí là 1,5. Hiệu suất (%) của tấm pin được tính bằng công suất định mức tối đa (W) tại STC, chia cho tổng diện tích tấm pin tính bằng mét.
Hiệu quả tổng thể của tấm pin có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồm: nhiệt độ, mức độ bức xạ, loại tế bào và liên kết giữa các tế bào. Đáng ngạc nhiên là ngay cả màu sắc của backsheet bảo vệ cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Backsheet màu đen có thể trông đẹp mắt hơn về mặt thẩm mỹ, nhưng lại hấp thụ nhiều nhiệt hơn dẫn đến nhiệt độ tế bào cao hơn làm tăng điện trở, điều này làm giảm nhẹ tổng hiệu suất chuyển đổi.
Các tấm được xây dựng bằng IBC nâng cao là hiệu quả nhất, tiếp theo là các cell dị liên kết (HJT), các cell PERC đơn tinh thể half cut cell và Multi busbar, và cuối cùng là các cell đơn 60 cell (4-5 busbar). Các tấm pin đơn tinh thể hoặc đa tinh thể 60 cell thường kém hiệu quả nhất và cũng là tấm có chi phí thấp nhất.
Top 10 Tấm Pin Mặt Trời có hiệu suất cao nhất hiện nay
Các tấm pin hiệu quả nhất hiện có vào năm 2024 sử dụng tế bào IBC loại N có độ tinh khiết cao do SunPower và LG sản xuất. REC gần đây đã phát hành dòng Alpha sử dụng các tế bào loại N HJT hiệu suất cao giúp tăng hiệu quả gần với mức tế bào IBC. Hầu hết các nhà sản xuất khác đã chuyển từ các cell mono tiêu chuẩn sang các cell PERC mono half cut cell hiệu quả hơn. Ngoài ra, các mô-đun thế hệ mới có các tế bào (MBB) từ Longi Solar, Trina, Jinko, Canadian và Hyundai đã tăng hiệu suất tấm pin lên trên 20%.
| Thương hiệu | Model | Power | Hiệu suất | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SunPower | Maxeon 3 | 400 W | 22.6 % |
| 2 | LG | Neon R | 380 W | 22.0 % |
| 3 | REC | Alpha | 380 W | 21.7 % |
| 4 | FuturaSun | FU M Zebra | 360 W | 21.3 % |
| 5 | Panasonic | EverVolt | 370 W | 21.2 % |
| 6 | Trina Solar | Vertex S | 405 W | 21.1 % |
| 7 | Jinko Solar | Tiger Pro 6Rl3 | 390 W | 20.7 % |
| 8 | Q cells | Q.Peak DUO G9 | 360 W | 20.6 % |
| 9 | Winaico | WST-375MG | 375 W | 20.6 % |
| 10 | Longi Solar | Hi-Mo 4 | 375 W | 20.6 % |
Tại Sao Hiệu Suất Lại Quan Trọng
Một tấm pin hiệu suất hơn một chút không phải lúc nào cũng tương đương với một tấm chất lượng tốt hơn. Nhiều người coi hiệu suất là tiêu chí quan trọng nhất khi lựa chọn pin năng lượng mặt trời, nhưng điều quan trọng nhất là chất lượng sản xuất có liên quan đến hiệu suất thực tế, độ tin cậy, dịch vụ của nhà sản xuất và điều kiện bảo hành.
Hoàn vốn nhanh hơn
Hiệu suất tăng lên nói chung có nghĩa là một tấm pin sẽ hoàn vốn trong thời gian ngắn hơn. Dựa trên phân tích vòng đời chi tiết, hầu hết các tấm làm từ silicon đã hoàn vốn trong vòng 2 năm. Tuy nhiên, do hiệu suất tấm pin đã tăng lên hơn 20%, thời gian hoàn vốn giảm xuống dưới 1,5 năm ở nhiều địa điểm. Hiệu suất tăng lên cũng có nghĩa là hệ thống năng lượng mặt trời sẽ tạo ra nhiều điện hơn trong vòng đời trung bình hơn 20 năm và hoàn trả chi phí trả trước sớm hơn, có nghĩa là lợi tức đầu tư (ROI) sẽ giảm hơn nữa.
Hiệu suất của pin thường cho một dấu hiệu tốt về hiệu quả, đặc biệt là nhiều tấm hiệu suất cao sử dụng tế bào silicon loại N cấp cao hơn với hệ số nhiệt độ được cải thiện và sự suy giảm thấp hơn theo thời gian. Một số nhà sản xuất như LG và SunPower thậm chí còn cung cấp bảo hành với sản lượng điện được giữ lại từ 90% trở lên sau 25 năm sử dụng.
Diện tích với Hiệu suất
Hiệu suất tạo ra sự khác biệt lớn về số lượng diện tích mái cần thiết. Các tấm hiệu suất cao hơn tạo ra nhiều năng lượng hơn trên mỗi mét vuông và do đó yêu cầu diện tích tổng thể ít hơn. Điều này là hoàn hảo cho các mái nhà có không gian hạn chế và cũng có thể cho phép các hệ thống công suất lớn hơn được trang bị cho bất kỳ mái nhà nào.
Ví dụ: 12 x tấm pin mặt trời 360W hiệu suất cao, chẳng hạn như tấm pin của LG hoặc SunPower với hiệu suất chuyển đổi 21,2%, sẽ cung cấp tổng công suất năng lượng mặt trời cao hơn tới 1100W (1,1kW) so với các tấm pin 270W có cùng số lượng và kích thước với 16,5%.
Tấm 12 x 270W với hiệu suất 16,5% = 3.200 W
Tấm 12 x 360W với hiệu suất 21,2% = 4.300 W
Hiệu Quả Trong thực tế
Trong thực tế sử dụng, hiệu quả hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngoài. Tùy thuộc vào điều kiện môi trường địa phương, các yếu tố khác nhau này có thể làm giảm hiệu suất tấm pin và hiệu suất tổng thể của hệ thống. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất tấm năng lượng mặt trời được liệt kê dưới đây:
- Bức xạ (W/m2)
- Bóng râm
- Hướng lắp của tấm pin
- Nhiệt độ
- Vị trí (vĩ độ)
- Thời gian trong năm
- Bụi bẩn
Các yếu tố có tác động đáng kể nhất đến hiệu quả sử dụng tấm pin trong thế giới thực là bức xạ, bóng râm, hướng và nhiệt độ.
Mức độ bức xạ mặt trời, được đo bằng watt trên mét vuông (W/m2), bị ảnh hưởng bởi các điều kiện khí quyển như mây & sương mù, vĩ độ và thời gian trong năm. Đương nhiên, nếu một tấm pin được che bóng hoàn toàn, công suất đầu ra sẽ rất thấp, nhưng việc che bóng một phần cũng có thể có tác động lớn, không chỉ đến hiệu quả của tấm pin mà còn cả hiệu suất toàn hệ thống.
Ví dụ: che bóng nhẹ trên một số cell trên tấm pin có thể làm giảm công suất phát điện xuống 50% hoặc hơn, do đó có thể làm giảm toàn bộ công suất chuỗi một lượng tương tự vì hầu hết các tấm được kết nối theo chuỗi và việc đổ bóng một tấm sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi. Do đó, điều rất quan trọng là cố gắng giảm bớt hoặc loại bỏ bóng râm nếu có thể. May mắn thay, có các thiết bị bổ trợ được gọi là trình tối ưu hóa và bộ biến tần siêu nhỏ có thể làm giảm tác động tiêu cực của việc che nắng, đặc biệt khi chỉ có một số lượng nhỏ các tấm bị che bóng.
Hiệu Quả Và Nhiệt Độ
Định mức công suất của tấm pin năng lượng mặt trời được đo bằng Watts (W), được tính toán trong các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) và được đo ở nhiệt độ tế bào là 25°C. Tuy nhiên, trong sử dụng thực tế, nhiệt độ tế bào thường tăng lên trên 25°C, tùy thuộc vào nhiệt độ không khí xung quanh, tốc độ gió, thời gian trong ngày và lượng bức xạ mặt trời (năng lượng mặt trời – W/m2). Trong thời tiết nắng, nhiệt độ bên trong pin thường cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh 20-30°C, tương đương với việc giảm khoảng 8-12% tổng sản lượng điện – tùy thuộc vào loại cell và hệ số nhiệt độ của nó.
Ngược lại, nhiệt độ quá lạnh sẽ dẫn đến tăng sản lượng điện do điện áp của tế bào PV tăng ở nhiệt độ thấp hơn STC. Các tấm pin có thể tạo ra năng lượng cao hơn mức đánh giá trên tấm trên trong thời tiết nắng và rất lạnh.
Hệ số nhiệt độ
Nhiệt độ tế bào cao hơn hoặc thấp hơn sẽ làm giảm hoặc tăng công suất đầu ra một lượng cụ thể cho mọi độ trên hoặc dưới 25°C (STC). Đây được gọi là hệ số nhiệt độ công suất được đo bằng %/°C. Tấm đơn tinh thể có hệ số nhiệt độ trung bình là -0,38%/°C, trong khi tấm đa tinh thể cao hơn một chút ở -0,40%/°C. Tế bào IBC đơn tinh thể có hệ số nhiệt độ tốt hơn nhiều (thấp hơn) khoảng -0,30%/°C trong khi các tế bào thực hiện tốt nhất ở nhiệt độ cao là HJT (dị thể) -0,26%/°C.
So sánh hệ số nhiệt độ:
Hệ số nhiệt độ nguồn được đo bằng% trên °C – Thấp hơn thì hiệu quả hơn
- Tế bào đa tinh thể – 0,39 đến 0,43%/°C
- Tế bào đơn tinh thể – 0,36 đến 0,40%/°C
- Tế bào IBC đơn tinh thể – 0,29 đến 0,31%/°C
- Tế bào HJT đơn tinh thể – 0,26 đến 0,27%/°C
Nói chung nhiệt độ tế bào cao hơn 20-30°C so với nhiệt độ không khí xung quanh, tương đương với việc giảm khoảng 8-12% sản lượng điện. Lưu ý, nhiệt độ tế bào có thể tăng cao tới 80°C khi lắp trên mái nhà màu tối trong những ngày rất nóng 40°C, không có gió.
Hiệu suất tế bào:
Các tấm pin năng lượng mặt trời hiệu suất cao nhất trên thị trường thường sử dụng các tế bào silicon đơn tinh thể loại N (IBC) hoặc một loại tế bào biến thể N-loại khác, dị liên kết (HJT). Hầu hết các nhà sản xuất khác hiện đang sử dụng các tế bào PERC đơn loại P phổ biến hơn; tuy nhiên, một số nhà sản xuất khối lượng lớn, bao gồm JinkoSolar, Longi Solar và Trina, hiện đang bắt đầu chuyển sang các tế bào loại N hiệu quả hơn.
Hiệu quả của các loại tế bào khác nhau
- Đa tinh thể – 15 đến 18%
- Đơn tinh thể – 16,5 đến 19%
- PERC đa tinh thể – 17 đến 19,5%
- PERC đơn tinh thể – 17,5 đến 20%
- Loại N đơn tinh thể – 19 đến 20,5%
- HJT loại N đơn tinh thể – 19 đến 21,7%
- IBC loại N đơn tinh thể – 20 đến 22,6%
Chi Phí Vs Hiệu Quả
Tất cả các nhà sản xuất đều sản xuất một loạt các tấm pin với xếp hạng hiệu suất khác nhau tùy thuộc vào loại silicon được sử dụng và liệu chúng có kết hợp PERC, Multi busbar hay các công nghệ tế bào khác hay không. Các tấm nền rất hiệu quả trên 21% có các tế bào loại N thường đắt hơn nhiều, vì vậy nếu chi phí là một hạn chế lớn, nó sẽ phù hợp hơn với các vị trí có không gian lắp đặt hạn chế, nếu không, bạn có thể trả phí cho cùng một công suất điện có thể đạt được bằng cách sử dụng 1 hoặc 2 tấm bổ sung. Tuy nhiên, các tấm pin hiệu suất cao sử dụng tế bào loại N hầu như sẽ luôn hoạt động tốt hơn và tồn tại lâu hơn các tấm pin loại P do tỷ lệ xuống cấp thấp hơn, vì vậy chi phí bổ sung thường rất xứng đáng về lâu dài.
Kích Thước tấm pin Vs Hiệu suất
Hiệu suất tấm pin được tính bằng định mức công suất chia cho tổng diện tích tấm pin, vì vậy chỉ có một tấm kích thước lớn hơn không phải lúc nào cũng đồng nghĩa với hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên, các tấm nền lớn hơn sử dụng các ô có kích thước lớn hơn sẽ làm tăng diện tích bề mặt cell, giúp tăng hiệu suất tổng thể.
Hầu hết các tấm nền dân dụng thông thường vẫn sử dụng tấm 60 cell vuông 6 ”(156mm) tiêu chuẩn trong khi các hệ thống thương mại sử dụng tấm nền 72 cell định dạng lớn hơn. Tuy nhiên, như được giải thích bên dưới, một xu hướng công nghiệp mới đã xuất hiện vào năm 2020 hướng tới kích thước tấm pin lớn hơn nhiều được xây dựng xung quanh các cell kích thước lớn hơn mới giúp tăng hiệu suất tấm pin và tăng sản lượng điện lên đến 600W ấn tượng.
Kích thước pin năng lượng mặt trời phổ biến
- Tấm 60 cell (120 HC): Chiều rộng 0,98mx chiều dài 1,65m
- Tấm 72 cell (144 HC): Chiều rộng 1,0mx chiều dài 2,0m
- Tấm 96/104 cell: Chiều rộng 1,05mx chiều dài 1,60m
- Tấm * 66 cell mới (132 HC) – Chiều rộng 1,0mx chiều dài 1,80m
- Định dạng * 78 cell mới (156 HC): Chiều rộng 1,3mx chiều dài 2,2m
Tấm pin kích thước tiêu chuẩn thông thường 60-cell (1m x 1,65m) với hiệu suất 18-20% thường có định mức công suất là 300-330 Watts, trong đó tấm có hiệu suất cao hơn cùng kích thước có thể tạo ra tới 370W. Như đã giải thích trước đây, các tấm nền có kích thước tiêu chuẩn hiệu quả nhất vẫn sử dụng các tế bào IBC loại N hoặc Interdigised Back Contact hiệu suất cao có thể đạt được hiệu suất tấm pin lên đến 22,6% và tạo ra công suất ấn tượng từ 370 đến 400 Watts.
Các mô-đun half cut cell phổ biến có số lượng ô gấp đôi với kích thước tấm pin gần như tương tự. Tấm pin năng lượng mặt trời có 60 cell ở định dạng half cut cell được nhân đôi thành 120 cell và 72 cell ở định dạng nửa ô là 144 ô. Cấu hình half cut cell hiệu quả hơn một chút vì điện áp của tấm pin vẫn giống nhau nhưng dòng điện được tách ra giữa hai nửa. Do dòng điện thấp hơn, các tấm cắt một nửa có tổn thất điện trở thấp hơn nhiều, dẫn đến tăng hiệu suất và đồng hiệu suất nhiệt độ thấp hơn, điều này cũng giúp tăng hiệu quả hoạt động.
Tế bào mới lớn hơn và công suất cao hơn
Để giảm chi phí sản xuất, đạt hiệu quả và tăng sản lượng điện, các nhà sản xuất đã bắt đầu chuyển từ kích thước wafer cell vuông 156mm (6 ”) tiêu chuẩn sang kích thước wafer lớn hơn. Trong khi có nhiều kích thước cell khác nhau đang được phát triển, phổ biến nhất là 166mm, 182mm và 210mm. Các cell lớn hơn kết hợp với các định dạng tấm mới lớn hơn đã cho phép các nhà sản xuất phát triển các tấm cực kỳ mạnh mẽ với xếp hạng lên đến 600W. Kích thước cell lớn hơn có diện tích bề mặt lớn hơn và khi kết hợp với các công nghệ cell mới nhất như (MBB), PERC và Triling Ribbon, có thể tăng hiệu suất tấm pin lên đến 22%.
Bài viết liên liên: Cách lắp đặt để tối ưu hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời
