Phân loại các tấm pin năng lượng mặt trời Mono, Poly và màng mỏng

Có 3 loại công nghệ được ứng dụng trong sản xuất các tấm pin quang điện hiện nay phổ biến trên thị trường, đó là các loại đơn tinh thể (Mono), đa tinh thể (Poly) và loại màng mỏng vô định hình.

Giống như tên gọi, Mono và Poly được làm từ Silicon tinh thể. Hiện nay tại Việt Nam, hầu hết các hệ thống điện mặt trời đều sử dụng các loại tấm pin silicon tinh thể này.

Khoảng 2 – 3 năm trước, loại phổ biến nhất được sử dụng trong lắp đặt điện mặt trời dân dụng ở Việt Nam là tấm đơn tinh thể, nhưng trong 3 năm qua, pin đa tinh thể cũng dần cân bằng với pin Mono.

Theo ý kiến của tôi, sự lựa chọn giữa các tấm pin đơn tinh thể và đa tinh thể không phải là thứ mà bạn nên “mất ngủ” khi tìm mua để sử dụng cho hệ thống điện mặt trời của ngôi nhà mình. Điều quan trọng hơn là bạn chọn một thương hiệu tốt để mua pin mặt trời. Một thương hiệu tốt là một công ty đầu tư rất nhiều vào cơ sở vật chất, vào chất lượng của quy trình sản xuất của họ và có uy tín cao trong thị trường.

Cả 2 loại đơn tinh thể và đa tinh thể đều có hiệu suất rất giống nhau. Điều thực sự quyết định hiệu suất hệ thống của bạn trong suốt vòng đời của tấm pin là các khiếm khuyết trong quy trình sản xuất và một công ty tốt sẽ thay thế tấm pin nếu hiệu suất bị giảm xuống dưới mức bảo hành.

Màng mỏng là một công nghệ hoàn toàn khác. Nó thì ít hiệu quả hơn và do đó sẽ chiếm nhiều không gian mái nhà, đất trống hơn khi lắp đặt. Một ưu điểm đáng kể của nó là có thể hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu, khi có bóng râm hoặc ở nhiệt độ cực cao.

Ở bài viết này chúng tôi sẽ chia sẽ đến bạn phân loại các loại tấm pin mặt trời, điển hình là 3 loại kể trên, cũng như tìm hiểu chi tiết các ưu nhược điểm của chúng:

I. Phân loại tấm pin:

1. Mono:

+ Tổng quan và vẻ bền ngoài

Đây là công nghệ lâu đời nhất và phát triển nhất trong 3 công nghệ kể trên. Các tấm đơn tinh thể được tạo ra từ một cấu trúc tinh thể tinh silicon khiết nhất. Một tấm pin Mono sẽ được định hình từ nhiều tế bào quang điện đồng đều và đều màu.

+ Quy trình sản xuất

Chúng được tạo ra thông qua phương pháp Czochralski trong đó một “hạt giống” tinh thể silicon được đặt trong một thùng silicon nóng chạy. Hạt giống sau đó được kéo ra từ từ với silicon nóng chảy tạo thành một cấu trúc tinh thể rắng xung quanh hạt giống được gọi là thỏi. Các thỏi silicon tinh thể rắn được hình thành sau đó được cắt lát tinh xảo, cái này được gọi là wafer silicon. Sau đó nó được tạo thành một tế bào.

Kết quả của quá trình Czochralski cho ra các thỏi hình trụ lớn. Bốn mặt được cắt ra từ các thỏi để làm tấm silicon. Một lượng đáng kế silicon từ lúc bắt đầu cho đến lúc kết thúc sẽ bị vứt bỏ (chất thải).

Tham khảo: Giá tấm pin năng lượng Mono

2. Poly

+ Tổng quan

Pin năng lượng mặt trời đa tinh thể (Poly) là một công nghệ mới hơn và có khác biệt trong quá trình sản xuất so với Mono.

+ Quá trình sản xuất

Tấm Poly cũng bắt đầu từ một “hạt giống” tinh thể silicon được đặt trong một thùng silicon nóng chảy. Tuy nhiên, thay vì kéo hạt tinh thể silicon như Mono thì thùng silicon chỉ đơn giản là được làm mát. Đây là những gì hình thành các cạnh và hạt đặc biệt của tế bào quang điện.

Tuy vậy, các tế bào silicon đa tinh thể trước đây được cho là kém hơn Mono vì chúng kém hiệu quả hơn một chút. Tuy có hiệu quả kém hơn một chút nhưng với phương pháp sản xuất rẻ hơn nên chúng đã trở thành công nghệ thống trị trên thị trường dân dụng.

Vào tháng 11 năm 2015, một thương hiệu sản xuất nổi tiếng tuyên bố rằng họ đã sản xuất một tế bào đa tinh thể với hiệu suất 21,25%. Điều này sẽ cho phép họ sản xuất các tấm pin Poly với hiệu suất từ 18 – 20%, đây là một thành quả không thể xảy ra vào những năm trước đó.

Việc củng cố vị trí của mình trên thị trường, pin đa tinh thể đã cải tiến chất lượng liên tục, điều này đã giúp đẩy công suất tấm pin 60 tế bào từ 240W lên đến 260W trong những năm gần đây.

Tham khảo: Giá tấm pin năng lượng Poly

3. Pin mặt trời màng mỏng

+ Tổng quan và bề ngoài

Tấm màng mỏng là một công nghệ hoàn toàn khác với loại Mono và Poly. Chúng là một công nghệ mới so với các tế bào Mono và Poly và sẽ không được coi là công nghệ “trưởng thành” vì những cải tiến lớn trong công nghệ này dự kiện còn rất lâu, ít nhất là trong 10 năm tới.

Một tấm màng mỏng có thể được xác định với bề ngoài màu đen đều, chúng có thể có hoặc không có khung, nếu không có khung

+ Cấu tạo

Các tấm màng mỏng được tạo ra bằng cách đặt một lớp chất quang điện lên một bề mặt rắn như thủy tinh. Các chất quang điện được sử dụng khác nhau và nhiều tổ hợp các chất đã được sử dụng thành công và thương mại tốt. Ví dụ về các chất quang điện phổ biến nhất được sử dụng là:

• Silicon vô định hình.
• Cadmium Telluride (CdTe).
• Đồng indium gallium selenide (CGIS).
• Màu nhạy quang.

Các loại ở trên được chế tạo với các chất liệu khác nhau, nhưng chúng đều được gọi chung là tấm pin màng mỏng.

+ Hiệu suất chuyển đổi

Các tế bào màng mỏng xưa nay luôn nổi tiếng là “tệ nhất” trong các công nghệ vì chúng có hiệu quả thấp nhất. Tuy nhiên, không phải hiệu quả thấp hơn so với chi phí bỏ ra, mà là để có một hiệu suất tương đương với pin tinh thể thì chúng đòi hỏi nhiều không gian hơn. Chúng là những tấm rẻ bởi chi phí vật liệu rất thấp.

Tùy thuộc vào công nghệ, các nguyên mẫu pin màng mỏng đã được hiệu quả khoảng 7 – 13%. Trong tương lai, dự kiến sẽ tăng lên khoảng 10 – 16%.

Thị trường của pin màng mỏng tăng trưởng 60% hàng năm từ 2002 đến 2007. Năm 2011 tại Hoa Kỳ, gần 5% tổng các lô hàng pin quang điện của nước này cho khu vực dân cư là các loại màng mỏng.

II. Ưu và nhược điểm

1. Ưu và nhược điểm pin Mono

+ Ưu điểm:

• Các tấm đơn tinh thể có tỷ lệ hiệu quả cao nhất vì chúng được làm bằng silicon tinh khiết cao cấp nhất. Vào ngày 2 tháng 10 năm 2015, các nhà nghiên cứu đã công bố rằng họ đã phát triển được một tấm pin có hiệu quả cao nhất thế giới, cụ thể tấm Mono này có hiệu suất chuyển đổi quang điện hơn 22%.
• Chỉ vài ngày sau công bố đó, một kỷ lục mới được ra đời với một tấm pin lượng có hiệu suất lên đến 22,5% trên một nguyên mẫu có kích thước thương mại sử dụng tế bào quang điện dựa trên công nghệ sản xuất hàng loạt. Kết quả kiểm tra đã được xác nhận bởi Viện Khoa học Công nghiệp và Công nghệ tiên tiến của Nhật Bản.
• Các tấm silicon đơn tinh thể luôn hiệu quả nhất về mặt không gian lắp đặt. Vì các tấm pin này mang lại sản lượng điện cao nhất với yêu cầu không gian lắp đặt ít nhất so với bất kỳ loại nào khác.
• Có tuổi thọ lâu dài. Hầu hết các nhà sản xuất đều đặt ra thời gian bảo hành rất dài lên đến hàng chục năm cho tấm pin Mono của họ. Bởi vì chúng được làm từ silicon tinh thể, là một vật liệu rất trơ và ổn định, chúng có thể tồn tại hơn 25 năm.
• Các tấm đơn tinh thể có xu hướng hiệu quả hơn trong thời tiết ấm áp. Cho dù là loại tấm pin nào đi nữa, khi nhiệt độ tăng chúng sẽ bị giảm hiệu quả sản xuất điện. Tuy nhiên, sự xuống cấp đầu ra này ít nghiêm trọng hơn đối với đơn tinh thể. Để kiểm tra trên tấm pin của bạn có thể nhìn vào hệ số nhiệt độ trên mô tả thông số kỹ thuật.

+ Nhược điểm:

• Pin Mono được xem là loại đắt nhất. Trong những năm gần đây, việc lắp đặt đa tinh thể hiệu quả hơn về kinh tế và đã trở nên phổ biến hơn so với đơn tinh thể. Do đó, hầu hết các nhà sản xuất vẫn sản xuất loại Mono để phục vụ cho các nhu cầu hàng cao cấp của thị trường.

2. Ưu và nhược điểm của Poly

+ Ưu điểm:

• Quá trình được sử dụng để sản xuất silicon đa tinh thể đơn giản hơn, do đó tốn kém chi phí ít hơn. Lượng silicon thải ít hơn so với pin Mono.
• Các tấm Poly có xu hướng chịu nhiệt chỉ thấp hơn một chút so với Mono. Mặt khác, tế bào đa tinh thể có xu hướng tỏa nhiệt ít hơn một chút so với tế bào đơn tinh thể. Tuy nhiên, trong thực tế sự khác biệt này là rất nhỏ.

+ Nhược điểm:

• Hiệu quả của các tấm Poly thường là 14 – 16%. Do độ tinh khiết silicon thấp hơn, các tấm đa tinh thể không hoàn toàn hiệu quả như các tấm đơn tinh thể.
• Hiệu quả không gian thấp hơn. Bạn thường cần phải phủ một bề mặt lớn hơn để tạo ra một lượng điện tương tự với pin đơn tinh thể. Tuy nhiên, điều nay không có nghĩa là mọi tấm pin mặt trời mono đều sẽ hoạt động tốt hơn so với silicon đa tinh thể.
• Pin đơn tinh thể và màng mỏng trông vẻ bề ngoài sẽ đẹp hơn, thẩm mỹ hơn loại đa tinh thể, Poly thường có màu xanh lốm đốm.

3. Ưu và nhược điểm của pin quang điện màng mỏng

+ Ưu điểm:

• Việc sản xuất hàng loạt khá đơn giản. Điều này khiến chi phí sản xuất rẻ hơn rất nhiều so với các loại silicon đơn tinh thể.
• Ngoại hình đồng nhất, đều màu của chúng giúp chúng trông rất thẩm mỹ. Có thể được thực hiện linh hoạt, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng mới.
• Nhiệt độ cao và bóng râm thường ít ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm pin
• Trong trường hợp không gian lắp đặt không phải là vấn đề, các tấm màng mỏng có thể rất đáng được lựa chọn.

+ Nhược điểm:

• Tấm  màng mỏng nói chung không hữu ích cho hầu hết các ứng dụng dân dụng. Chúng rẻ nhưng chúng lại đòi hỏi rất nhiều không gian. Các tấm pin mặt trời đơn tinh thể của Pinmattroi.org có thể tạo ra lượng điện gấp 4 lần so với các tấm pin màng mỏng có cùng kích thước.
• Hiệu quả không gian thấp cũng có nghĩa là chi phí thiết bị để lắp đặt hệ thống điện mặt trời sẽ cao (ví dụ: cấu trúc giá đỡ, ốc vít, dây cáp điện…).
• Những tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng có xu hướng xuống cấp nhanh hơn các loại pin mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể, đó là lý do tại sao chúng thường đi kèm với bảo hành ngắn hơn.

Hi vọng bài viết của tôi về ưu và nhược điểm các loại pin năng lượng mặt trời bày bán phổ biến hiện nay sẽ giúp ích cho bạn trong việc tìm hiểu, lựa mua loại thích hợp để đem điện mặt trời đến với ngôi nhà của mình.