CẤU TẠO CỦA PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI (NLMT).
Công nghệ sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng với hiệu suất cao hơn, giá thành rẻ hơn, dần chiếm tỉ trọng ngày càng lớn trong các nguồn năng lượng trên thế giới. Tuy nhiên, dù đạt được những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ, về cơ bản cấu tạo của những tấm pin năng lượng mặt trời là không thay đổi trong những năm qua. Những vật liệu chính để tạo ra tấm pin năng lượng mặt trời vẫn là: tế bào quang điện, kính, khung nhôm, lớp bọc (encapsulation), tấm đỡ (back sheet) và hộp nối (Junction box).
Tế bào quang điện
Tế bào quang điện có chức năng chuyển đổi quang năng thành điện năng. Hiệu suất của một tấm pin sẽ được xác định bởi loại tế bào và đặc tính của từng loại chất bán dẫn sử dụng. Tùy thuộc vào loại tế bào quang điện và công nghệ sản xuất sẽ quyết định độ dày của lớp tế bào trong tấm pin năng lượng mặt trời. Độ dày của tế bào quang điện có thể từ 2 µm đến 200µm.
So sánh chiều dày lớp tế bào quang điện đối với pin thế hệ thứ nhất và thế hệ thứ hai (màng mỏng) như hình vẽ, chiều dày của thế hệ thứ hai đã giảm 100 lần so với thế hệ thứ nhất:
Kính
Tùy thuộc vào công nghệ sản xuất tấm pin NLMT mà số lượng, kích thước, độ dày của tấm kính dùng để sản xuất tấm pin là khác nhau. Thông thường người ta sử dụng kính có chiều dày từ 2-4mm, nhằm bảo vệ tấm pin NLMT khỏi những tác động từ thời tiết, va đập…Loại kính này phải đạt được tiêu chuẩn tối thiểu của Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC – International Electrotechnaical Commission), yêu cầu những tấm pin phải chịu được tác động của mưa đá có đường kính 1 inch di chuyển với tốc độ 27m/s. Bên cạnh đó, để nâng cao hiệu quả và hiệu suất của tấm pin NLMT thì những tấm kính này phải có hàm lượng sắt cực thấp và có lớp phủ chống phản xạ ở mặt sau để giảm tổn thất và cải thiện khả năng truyền sáng. Với loại kính nổi xây dựng thông thường hàm lượng oxit sắt khoảng 0.1%, thì kính siêu trắng sử dụng để sản xuất pin NLMT yêu cầu phải có hàm lượng sắt dưới 0.01%, độ dày của lớp kính từ 2-4mm thì yêu cầu độ truyền sáng trực tiếp ánh sáng mặt trời phải ≥ 91.5%.
Thông tin về một số loại tấm pin NLMT trên thị trường hiện nay
|
STT |
LOẠI TẤM PIN |
CÔNG SUẤT (W) |
CHIỀU DÀI (mm) |
CHIỀU RỘNG (mm) |
ĐỘ DÀY (mm) |
|
1 |
First solar FS6 |
420-450 |
2009 |
1232 |
49 |
|
2 |
Solar Frontier SFK185-S |
185 |
1257 |
977 |
35 |
|
3 |
JA solar JAM72S30 525-550/MR |
525-550 |
2279 |
1134 |
35 |
|
4 |
Jinko JKM 530-550M-72HL4 |
530-550 |
2274 |
1134 |
35 |
|
5 |
N-G1025E105 |
105 |
1200 |
600 |
32 |
|
6 |
Seraphim SRP-525-BMA-HV |
525-540 |
2256 |
1133 |
35 |
Khung nhôm
Khung nhôm đóng vai trò quan trọng để bảo vệ cạnh của tấm pin NLMT, tạo một cấu trúc vững chắc cho tấm pin cũng như quá trình lắp đặt những tấm pin, giúp bảo vệ tấm pin khỏi tác động ngoại lực.
Màng EVA
EVA là chữ viết tắt của ‘ethylene vinyl acetate’, là một lớp polyme có độ trong suốt cao được thiết kế đặc biệt được sử dụng để bao bọc các tế bào và giữ chúng ở vị trí trong quá trình sản xuất. Vật liệu EVA phải cực kỳ bền và chịu được nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt, nó đóng một phần quan trọng trong hiệu suất lâu dài bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm và bụi bẩn. Lớp màng EVA giúp bảo vệ các tế bào và các dây kết nối khỏi các rung động và tác động đột ngột từ đá mưa đá và các vật thể khác. Trong quá trình sản xuất, các tế bào đầu tiên được bao bọc với EVA trước khi được lắp ráp phần kính và mặt sau.
Tấm đỡ (Backsheet)
Đây là lớp dưới cùng của tấm pin NLMT thông thường, đóng vai trò như một màng chắn ẩm có chức năng bảo vệ cơ học và cách điện. Backsheet thường được làm từ các loại polyme như PP, PET, PVF có độ ổn định nhiệt, chống tia cực tím, độ bền cao. Một số loại tấm pin trên thị trường hiện nay không sử dụng những loại polyme này mà dùng kính để thay thế.
Hộp nối (Junction box)
Junction box là một hộp nhỏ được thiết kế sau tấm pin, là điểm tập trung tất cả những kết nối của tế bào quang điện, bảo vệ những điểm kết nối này khỏi hơi ẩm, bụi bẩn, là nơi chứa dây cáp dẫn điện và kết nối giữa những tấm pin với nhau. Trong junction box còn có các diot chỉ cho phép dòng điện chạy theo một chiều tránh việc gây cháy, hư hại tế bào quang điện trong tấm pin.
Cung ứng tại nước ta
Hiện nay, ngày càng nhiều tập đoàn lớn trong ngành sản xuất tấm pin NLMT trên thế giới xây dựng nhà máy sản xuất tại Việt Nam. Một số công ty, tập đoàn có thể kể đến như: First solar (Củ Tri, TP.HCM), HT Solar (Hải Phòng), IREX Solar (Vũng Tàu), Vina Solar (Lào Cai), IC Energy (Quảng Nam), Trina Solar (Bắc Giang), JA Solar (Bắc Giang), Canadian Solar (Hải Phòng), Jinko Solar (Quảng Ninh), Seraphim (Khánh Hòa). Điều này dẫn tới nhu cầu về nguyên vật liệu, nhân lực, ngành công nghiệp phụ trợ cho việc sản xuất tấm pin NLMT tại nước ta là rất lớn. Liệu chúng ta có thể cung cấp được những gì cho ngành công nghiệp này hay chúng ta phải nhập khẩu toàn bộ nguyên vật liệu? Với những thành phần chính để sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời đã nêu: kính chiếm >76%, plastic 4-10%, nhôm 6-8%, silicon 5%, kim loại 1%, thì phần kim loại và silicon là 2 loại nguyên liệu khó cung cấp nhất, tuy nhiên đối với 2 nguyên liệu này, thường các nhà máy sẽ tự sản xuất và đưa vào sử dụng. Còn lại plastic và kính là hai nguồn nguyên liệu chiếm tỉ trọng lớn nhất của mỗi tấm pin NLMT, đặc biệt là kính. Nếu chúng ta có thể cung ứng được nguồn kính cho các nhà máy sản xuất modules này thì đây sẽ là cơ hội rất lớn. Với nguồn nguyên liệu sản xuất kính có sẵn trong nước sẽ trở thành lợi thế cạnh tranh rất lớn với hàng nhập khẩu. Tất cả những gì chúng ta cần phải làm là xây dựng nhà máy sản xuất có thể đáp ứng được những yêu cầu về kỹ thuật của kính dùng sản xuất những tấm pin NLMT.
Tài liệu tham khảo
https://isfh.de/wp-content/uploads/2017/09/Giovannetti_EuroSun_2016.pdf
https://www.pv-tech.org/seraphim-to-construct-750mw-module-assembly-factory-in-vietnam/
https://www.pv-magazine.com/2021/01/04/vsun-to-build-4-gw-panel-factory-in-vietnam/
https://www.jasolar.com.cn/index.php?m=content&c=index&a=lists&catid=67
