Hiện tại, đa số các loại pin năng lượng mặt trời hiện có thể sử dụng đều thuộc một trong ba loại: mono (đơn tinh thể), poly (đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng). Những tấm pin mặt trời này khác nhau về cách chúng được tạo ra, hình dạng, hiệu suất, giá thành và cách lắp đặt.
Tùy thuộc vào nhu cầu mà bạn có thể cân nhắc lựa chọn một loại phù hợp nhất.
Mục lục
Các loại tấm pin mặt trời chính
Có ba loại pin mặt trời chính: mono, poly và thin-film . Mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và loại pin năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho việc lắp đặt của bạn sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể như tài chính của bạn và đặc điểm của hệ thống mong muốn.
| Loại pin mặt trời | Ưu điểm | Nhược điểm |
| Mono (đơn tinh thể) | Hiệu suất cao nhất. | Giá thành cao. |
| Poly (đa tinh thể) | Hiệu suất cao. Giá thành phải chăng. | Hiệu quả/hiệu suất thấp hơn Mono. |
| Thin-film (màng mỏng) | Trọng lượng nhẹ. Linh hoạt. | Hiệu quả/hiệu suất thấp nhất. |
Dưới đây, Tăng tốc Solar sẽ chia nhỏ một số câu hỏi và những quan tâm phổ biến về các loại pin mặt trời.
Pin năng lượng mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì?
Để sinh ra điện, pin mặt trời được chế tạo từ vật liệu bán dẫn chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng làm chất bán dẫn trong quá trình sản xuất pin mặt trời là silic.
Pin Mono và poly
Cả hai loại pin mặt trời mono và poly đều có các solar cell (tế bào quang điện) làm từ các tấm silic. Để tạo ra một tấm pin mono và poly, các tấm wafer (miếng silic mỏng chừng 0.76 mm) được lắp thành các hàng và cột để tạo thành một hình chữ nhật, sau đó được phủ bằng một tấm kính và đóng khung lại với nhau.
Trong khi cả hai loại pin mặt trời này đều có các cell được làm từ silic, các tấm mono và poly khác nhau trong thành phần của chính silic. Pin mặt trời mono được cắt từ một tinh thể silic đơn, tinh khiết. Còn pin mặt trời Poly bao gồm các mảnh tinh thể silic được nung chảy trong khuôn trước khi được cắt thành tấm wafer.
Pin Thin-film
Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly, các tấm pin Thin-film được làm từ nhiều loại vật liệu. Loại pin mặt trời Thin-film phổ biến nhất được làm từ cadmium Telluride (CdTe). Để tạo ra loại pin thin film này, các nhà sản xuất đặt một lớp CdTe giữa các lớp màng dẫn trong suốt giúp thu ánh sáng mặt trời. Loại công nghệ Thin-film này cũng có một lớp kính trên cùng để bảo vệ.
Các tấm pin mặt trời Thin-film cũng có thể được chế tạo từ silic vô định hình (a-Si), tương tự như thành phần của các tấm mono và poly. 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.
Cuối cùng là Copper Indium Gallium Selenide (CIGS), một loại công nghệ Thin-film phổ biến khác. 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.
Ngoại hình của các loại pin năng lượng mặt trời khác nhau như thế nào?
Sự khác biệt về chất liệu và cách sản xuất gây ra sự khác biệt về ngoại hình giữa các loại tấm pin mặt trời:
Tấm pin mặt trời mono
Nếu bạn thấy một tấm pin năng lượng mặt trời có các cell màu đen, rất có thể đó là pin mono. Những cell này xuất hiện màu đen do ánh sáng tương tác với tinh thể silic nguyên chất.
Cùng với đó là các cell hình vuông được vạt góc xếp liền nhau tạo ra các khoảng trống màu trắng. Một số hãng như Canadian Solar có bề mặt tấm pin mono hơi khác so với phần lớn những hãng khác. Nhưng màu đen đặc trưng vẫn là dấu hiệu phân biệt dễ dàng nhất.
Tấm pin mặt trời poly
Không giống như pin mặt trời mono, 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 cách khác so với phản xạ của một wafer silic đơn tinh thể.
Một số công nghệ mới như Black Silicon còn được phủ thêm một lớp cấu trúc nano lên bề mặt tấm pin poly giúp giảm tỉ lệ phản xạ ánh sáng ngược lại xuống tối đa, nhờ đó đem lại hiệu suất phát điện cực cao. Những tấm pin dùng công nghệ này có màu sắc đen hơn những tấm bình thường, nhưng đặc điểm nhận biết là những đốm xanh vẫn thấy rất rõ.
Tấm pin mặt trời Thin-film
Yếu tố thẩm mỹ là sự khác biệt lớn nhất khi nói đến pin mặt trời thin-film. Như tên gọi của chúng, các tấm thin-film thường mỏng hơn các loại pin khác. Điều này là do các tế bào trong các tấm pin mỏng hơn khoảng 350 lần so với các tấm tinh thể được sử dụng trong các tấm 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, tùy thuộc vào chất liệu tạo ra chúng. Ngày nay, bạn có thể thấy tấm pin thin-film có thể dùng để tích hợp vào vật liệu xây dựng để tạo ra loại mái ngói năng lượng mặt trời.
Hiệu suất của từng loại pin năng lượng mặt trời
Lượng điện năng mà các loại pin năng lượng mặt trời có thể tạo ra là khác nhau.
Tấm pin mono và poly
Pin mono thường có hiệu suất chuyển đổi và công suất cao nhất trong 3 loại pin. Hầu hết các tấm pin mặt trời mono thường 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 có xu hướng tạo ra nhiều năng lượng hơn poly và thin-film vì chúng có hiệu suất chuyển đổi tốt hơn. Nhiều tấm pin mặt trời mono có công suất lớn hơn 300W, một loại có thể đạt tới 450W. Mặt khác, pin mặt trời poly thường có công suất thấp hơn.
Điều này không có nghĩa là các tấm pin mono và poly không có cùng kích thước. Trong thực tế, trước đây cả hai loại pin trên đều có xu hướng thiết kế 60 cell, nhưng công nghệ càng phát triển, công nghệ chia đôi tấm pin và Half-cut cells ra đời nâng số lượng cell lên khoảng 120 – 144. Nhưng ngay cả với cùng số lượng cell, các tấm mono bao giờ cũng có khả năng sản xuất nhiều điện hơn.
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.
Sự khác nhau về giá giữa các loại pin năng lượng mặt trời
Quy trình sản xuất, chất liệu sử dụng khác nhau nên mỗi loại pin năng lượng mặt trời sẽ có mức giá khác nhau.
Tấm pin năng lượng mặt trời mono
Trong tất cả các loại tấm pin mặt trời, tấm mono có khả năng là lựa chọn đắt nhất. Điều này phần lớn là do quá trình sản xuất – vì các tấm pin được làm từ một tinh thể silic duy nhất, các nhà sản xuất phải chịu chi phí tạo ra các tinh thể này. Quá trình này được gọi là quá trình Czochralski. Việc này tốn nhiều năng lượng và dư ra các mảnh silic thừa (những mảnh silic thừa này sau đó có thể được sử dụng để sản xuất pin poly).
Tấm pin năng lượng mặt trời poly
Các tấm pin mặt trời poly thường rẻ hơn so với các tấm pin mặt trời mono. Điều này là do các cell được sản xuất từ các mảnh silic chứ không phải là một tinh thể silic đơn thuần. Điều này cho phép việc sản xuất cell đơn giản hơn nhiều, do đó chi phí thấp hơn cho các nhà sản xuất và cuối cùng là người dùng cuối.
Tấm pin năng lượng mặt trời thin-film
Chi phí bạn phải trả cho các tấm pin mặt trời thin-film sẽ chủ yếu phụ thuộc vào loại chất liệu. CdTe nói chung là loại chất liệu rẻ nhất để sản xuất, trong khi CIGS đắt hơn nhiều để sản xuất so với cả CdTe hoặc silicon vô định hình (a-Si)..
Có thể có sự khác nhau về chi phí giữa các loại pin mặt trời thin-film nhưng nhìn chung chi phí cho loại pin này có thể thấp hơn so với pin mono và poly. Việc lắp đặt pin năng lượng mặt trời thin-film ít tốn công sức hơn vì chúng có trọng lượng nhẹ hơn và cơ động hơn, giúp người lắp đặt dễ dàng mang tấm pin lên trên mái nhà và bảo đảm an toàn cho chúng. Điều này có nghĩa là giảm chi phí thi công, giúp việc lắp đặt năng lượng mặt trời ít tốn kém hơn.
Nghe thì có vẻ lắp pin thin-film sẽ có lợi về kinh tế nhất, nhưng trong thực tế pin mono và poly vẫn được sử dụng nhiều nhất. Lý do là với cùng diện tích lắp đặt thì hai loại mono và poly sẽ tạo ra lượng điện lớn hơn nhiều so với pin thin-film.
Các loại pin năng lượng mặt trời khác
Đây là những loại pin năng lượng mặt trời đang trong giai đoạn nghiên cứu phát triển. Chưa ứng dụng nhiều trong thực tế.
Pin mặt trời sinh học (Biohybrid)
Ý tưởng của pin mặt trời 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.
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. Việc chuyển đổi điện năng trở nên hiệu quả hơn nhiều.
Pin mặt trời PV tập trung (Concentrated PV)
So với các loại tấm pin mặt trời khác pin mặt trời PV tập trung có bề mặt 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).
Các tấm pin mặt trời PV tập trung chỉ có thể hiệu quả nếu chúng hứng ánh sáng mặt trời ở một góc độ hoàn hảo. Để đạt được tỷ lệ hiệu quả cao như vậy, cần sử dụng một máy theo theo dõi hướng ánh sáng mặt trời và dàn xoay đổi hướng (solar tracker) để tận dụng tối đa nguồn sáng trực tiếp.
Loại pin mặt trời nào tốt nhất để lắp đặt?
Khi tiến hành chọn loại pin năng lượng mặt trời để lắp đặt bạn phải quyết định dựa theo yếu tố tài chính, tình hình thực địa và vị trí lắp đặt. Mỗi loại mono, poly và thin-film đều có những ưu và nhược điểm riêng.
Chủ sở hữu có mặt bằng lớn, nhiều không gian cho các tấm pin mặt trời có thể chọn lắp đặt các tấm poly có hiệu suất trung bình với chi phí thấp hơn. Nếu bạn có không gian hạn chế bạn có thể chọn lắp đặt các tấm pin mặt trời mono, hiệu suất cao hơn.
Vị trí địa lý cũng ảnh hưởng tới việc loại loại pin. Trong thực tế, pin mặt trời mono tốt hơn pin poly ở hiệu suất chuyển đổi ở những nơi có bức xạ mặt trời yếu (khoảng 3.8 – 4.8kWh/m2/ngày). Khu phía miền Nam nước ta có cường độ bức xạ mặt trời cao nhất cả nước (từ 4.8 – 5.6kWh/m2/ngày), và miền Bắc là (từ 3.8 – 4.7kWh/m2/ngày).
Ngoài ra, miền Nam có nhiệt độ cao hơn nên phải tính tới yếu tố suy giảm hiệu suất do nhiệt độ. Thêm nữa là yếu chi phí đầu tư cho hệ thống sử dụng pin poly thấp hơn. Vì vậy, pin poly nên sử dụng ở miền Nam và mono nên sử dụng ở miền Bắc.
Pin thin-film ít dùng trong thực tế ở Việt Nam vì chúng cần quá nhiều diện tích lắp đặt và hiệu suất chuyển đổi thấp. Chúng có thể được sử dụng ở những nơi không thể chịu được trọng lượng của các hệ thống thiết bị năng lượng mặt trời truyền thống. Ngoài ra, các tấm pin thin-film đôi khi có thể là một giải pháp hữu ích cho các hệ mặt trời di động như trên xe hoặc thuyền.
Top 10 tấm pin mặt trời tốt nhất hiện nay
1. LG: toàn diện nhất
2. SunPower: Hiệu suất cao nhất
3. Panasonic: Hệ số nhiệt độ tốt nhất
4. Silfab: Bảo hành tốt nhất
5. Canadian Solar: Giá cả phải chăng nhất
6. Trina Solar: Giá trị tốt nhất
7. Q Cells: Người tiêu dùng yêu thích nhất
8. Mission Solar: Nhà sản xuất nhỏ tốt nhất
9. Loom Solar: Đáng tin cậy nhất
10. Windy Nation: Nguồn điện dự phòng tốt nhất
Lưu ý: Thứ tự không phản ánh thứ hạng các thương hiệu mà chỉ mang tính chất liệt kê.
