Hiện nay, một số loại pin năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến là Pin tinh thể Silic (mono và poly) và Pin dạng màn mỏng (Thin Film). Với thành phần cấu tạo khác nhau nên có những đặc điểm khác nhau ảnh hưởng tới hiệu suất chuyển đổi điện năng. Vậy để biết nên chọn loại nào cho phù hợp cũng như sự khác nhau giữa chúng, hãy theo dõi bài viết sau của Điện Xanh nhé.
1. Các loại pin năng lượng mặt trời phổ biến hiện nay
Hiện nay, pin mặt trời được chia làm 2 nhóm chính là pin tinh thể Silic và pin màn mỏng. Trong đó pin tinh thể Silic được chia thành 2 dạng là pin đơn tinh thể (mono) và pin đa tinh thể (poly).
1.1 Pin mono là gì?
Pin đơn tinh thể mono (hay là pin mono) là loại pin năng lượng mặt trời có các tế bào quang điện được làm từ vật liệu chính là Silic ở dạng đơn tinh thể, tinh khiết được chế tạo bằng phương pháp Czochralski. Các tế bào chứa đơn tinh thể nên các electron tạo ra dòng điện có nhiều chỗ để di chuyển hơn
1.2 Pin poly là gì?
Pin đa tinh thể poly (hay là pin poly) là loại pin năng lượng mặt trời có các tế bào quang điện được làm từ vật liệ chính là Silic ở dạng đa tinh thể đơn (nhiều tinh thể đơn ghép lại) được làm nóng chảy và đổ vào khuôn hình vuông rồi làm nguội. Chính vì được cấu tạo với dạng đa tinh thể hơn nên các electron tạo ra dòng điện sẽ có ít chỗ để di chuyển hơn so với pin mono.
1.3 Pin Thin Film là gì?
Cấu tạo tấm pin Thin film có phần khác so với tấm pin mono và poly. Tấm pin mặt trời Thin Film (màn mỏng) là tấm pin được làm từ nhiều loai vật liệu khác nhau, phổ biến là được làm từ Cadmium Telluride (CdTe). Lớp CdTe được đặt giữa các lớp màn mỏng trong suốt giúp hấp thụ ánh sáng mặt trời. Lớp trên cùng cũng được phủ một lớp kính trong suốt có tác dụng bảo vệ tấm pin.
Tương tự như thành phần của các tấm mono và poly, tấm pin mặt trời Thin-film cũng có thể được chế tạo từ silic vô định hình (a-Si). Mặc dù loại pin Thin-film này có silic trong thành phần nhưng chúng không được tạo thành từ các tấm silic cứng. Thay vào đó, chúng bao gồm silic không kết tinh được đặt trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại.
Ngoài ra, một loại công nghệ Thin-film phổ biến khác là Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). Các tấm pin CIGS có tất cả bốn thành phần được đặt giữa hai lớp dẫn điện (ví dụ như thủy tinh, nhựa, nhôm hoặc thép) và các điện cực được đặt ở mặt trước và mặt sau để thu dòng điện.
1.4 Các loại pin mặt trời khác
Ngoài 3 loại pin phổ biến nêu trên còn có các loại pin năng lượng mặt trời khác, tuy nhiên ít được sử dụng trong thực tế hiện nay.
Pin mặt trời sinh học (Biohybrid)
Pin Biohybrid là sử dụng một loại công nghệ mới kết hợp giữa chất hữu cơ photosystem 1 (công nghệ mô phỏng quá trình quang hợp tự nhiên) và chất vô cơ. Các lớp photosystem 1 thu thập ánh sáng và chuyển đổi nó thành năng lượng hóa học và tạo ra dòng điện.
Nhìn chung, các tấm pin mặt trời Biohybrid cũng có thành phần chất vô cơ như những loại pin mặt trời thông thường khác, nhưng chỉ bằng cách kết hợp thêm nhiều lớp chất hữu cơ photosystem 1 giúp cho việc chuyển đổi điện năng trở nên hiệu quả hơn nhiều.
Pin mặt trời PV tập trung (Concentrated PV)
Đây là loại tấm pin có bề mặt dạng gương cong, thấu kính và đôi khi cả hệ thống làm mát được sử dụng để tập trung các tia sáng lại vào một cell nhỏ và làm tăng hiệu quả của chúng. Loại tấm pin mặt trời đa chức năng này có hiệu suất chuyển đổi lên tới 41% , cao nhất trong số tất cả các loại pin mặt trời cho đến nay. (Ta có thể coi đây là một hệ thống bởi vì nó có rất nhiều thành phần chứ không chỉ đơn giản là tấm pin).
Tuy nhiên, để đạt được hiếu suất cao và hiệu quả, tấm pin này phải được đặt chính xác ở một góc độ hoàn hảo và cần sử dụng một máy theo dõi hướng ánh sáng mặt trời và dàn xoay đổi hướng (solar tracker) để tận dụng tối đa nguồn sáng trực tiếp.
2. Sự khác nhau của các loại pin năng lượng mặt trời hiện nay
2.1 Sự khác nhau về ngoại hình
Tấm pin mặt trời mono
Các tinh thể Silic tinh khiết tương tác với ánh sáng thường có màu đen nên những tấm pin mono thường sẽ có bề mặt màu đen. Những tế bào quang điện của pin mono là các hình vuông được vạt các góc tạo nên những khoảng trống màu trắng hình thoi.
Tấm pin mặt trời poly
Pin mặt trời poly có xu hướng có màu hơi xanh lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong cell theo các cách khác nhau so với phản xạ của một wafer silic đơn tinh thể.
Một số tấm pin mới hiện nay sử dụng công nghệ Black Silicon giúp phủ thêm một lớp cấu trúc nano lên bề mặt tấm pin có tác dụng giảm tỉ lệ phản xạ ánh sáng ngược lại xuống tối đa, nhờ đó đem lại hiệu suất phát điện cực cao.
Tấm pin mặt trời Thin Film (màn mỏng)
Các tấm pin Thin Film thường được mỏng hơn bởi vì các tế bào trong các tấm pin này mỏng hơn tới 350 lần so với các tấm tinh thể được sử dụng trong các tấm pin mono và poly.
Màu sắc của tấm pin Thin Film có thể có cả 2 màu là xanh và đen, tùy thuộc và chất liệu tạo ra chúng.
2.2 Sự khác nhau về hiệu suất giữa các loại pin năng lượng mặt trời hiện nay
Hiệu suất của tấm pin mono và poly
Vì khác nhau về dạng của tế bào quang điện nên các tấm pin mono và poly cũng có sự khác nhau về hiệu suất.
Hầu hết các tấm pin mono sẽ có hiệu suất chuyển đổi cao nhất vào khoảng 20% còn các tấm pin poly thường có hiệu suất chuyển đổi thấp hơn khoảng từ 15% – 19%.
Nhiều tấm pin mặt trời mono có công suất lớn hơn 300W, có loại lên tới 450W trong khi đó tấm pin mặt trời poly có công suất thường thấp hơn.
Hiệu suất của tấm pin Thin Film
Đối với những tấm pin Thin Film thì hiệu suất nhỏ hơn những tấm pin tinh thể Silic (Mono và Poly). Tùy thuộc vào vật liệu từ các lớp của tế bào quang điện mà chúng có hiệu suất khác nhau, tuy nhiên đa số các tấm pin mặt trời Thin Film chỉ có hiệu suất khoảng 11%.
2.3 Sự khác nhau về giá thành lắp đặt
Tấm pin mono
Với khả năng chuyển đổi năng lượng mang lại lượng điện cao nhất so với những tấm pin poly và thin – film, điều đó là nhờ vào thành phần chính của tế bào quang điện là các đơn tinh thể silic. Chính vì vậy, việc chế tạo ra được tấm pin mono đòi hỏi các nhà sản xuất phải tốn nhiền chi phí hơn để tạo ra sản phẩm. Do đó tấm pin mono thường có giá thành cao hơn.
Tấm pin poly
Các tấm pin mặt trời poly thường có giá thành rẻ hơn tấm pin mono, bời vì các đa tinh thể silic không phải là 1 dạng tinh thể tinh khiết nên quy trình sản xuất ra tấm pin này đơn giản, ít tốn chi phí hơn nhiều.
Tấm pin mặt trời Thin Film
Vì các tế bào quang điện của loại pin này được làm từ nhiều vật liệu nên giá thành sẽ thay đổi tùy theo mỗi loại vật liệu. Thông thường CdTe có giá thành rẻ nhất, CIGS đắt hơn nhiều để sản xuất so với cả CdTe hoặc silicon vô định hình (a-Si),..
Nhìn chung, tấm pin Thin Film vẫn có giá thành rẻ hơn cả pin mặt trời mono và poly. Mặc khác, với khối lượng nhẹ hơn so với pin tinh thể nên tấm pin Thin Film dễ dàng vận chuyển, thi công nên chi phí lắp đặt sẽ rẻ hơn.
3. Nên lựa chọn lắp đặt loại pin mặt trời nào cho phù hợp?
3.1 Những ưu điểm và nhược điểm của các loại pin năng lượng mặt trời
| Pin Mono (đơn tinh thể) | Pin Poly (đa tinh thể) | Pin Thin Film (màn mỏng) | |
| Ưu điểm |
|
|
|
| Nhược điểm |
|
|
|
3.2 Nên lắp đặt loại pin mặt trời nào cho phù hợp?
Từ những ưu và nhược điểm của các loại pin, chúng ta có thể tận dụng để tối ưu chi phí nhất và đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng. Cụ thể:
- Đối với những nơi có diện tích lắp đặt lớn, nhiều không gian thì có thể lựa chọn loại pin mặt trời poly có hiệu suất tương đối tốt, giá thành rẻ phải chăng.
- Nếu có ít diện tích, giới hạn về không gian lắp đặt thì có thể lựa chọn tấm pin Mono để giúp đáp ứng đủ hiệu suất để sử dụng.
- Xét về vị trí bức xạ thì các khu vực phía Nam có số giờ nắng cao nên có thể sử dụng tấm pin poly vẫn có thể cung cấp đủ điện năng. Còn những khu vực phía Bắc có lượng bức xạ thấp hơn nên có thể ưu tiên sử dụng tấm pin Mono với hiệu suất cao để lắp đặt.
- Pin Thin – Film thường ít được sử dụng tại nước ta vì lý do hiệu suất mang lại thấp, đồng thời cần khá nhiều diện tích không gian để lắp đặt. Loại pin này có thể tận dụng để trang bị cho các hệ thống có khả năng di chuyển như trên xe hoặc du thuyền,…
Xem thêm:
