Khái niệm
Hiệu suất pin mặt trời là thông số cho thấy phần năng lượng mặt trời (quang năng) chuyển đổi thành dòng điện (điện năng). Hay nói cách khác đây là tỷ lệ % giữa năng lượng điện từ và năng lượng mặt trời. Hiệu suất pin càng cao thì sản lượng điện thực tế của hệ thống càng cao và diện tích lắp đặt càng thấp.
Hiệu suất pin mặt trời đề cập đến phần năng lượng dưới dạng ánh sáng mặt trời có thể được chuyển đổi thông qua quang điện thành điện năng bởi pin mặt trời. Hiệu suất của pin mặt trời được sử dụng trong hệ thống quang điện, kết hợp với vĩ độ và khí hậu, quyết định sản lượng năng lượng hàng năm của hệ thống.
Công thức tính hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời
Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời (đơn vị %) là tỉ số giữa công suất tối đa của tấm pin (tại điều kiện STC) chia cho diện tích bề mặt tấm pin mặt trời.
| η=Pmax/S×100% |
Trong đó:
η: Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời
Pmax: Công suất tối đa của tấm pin tại điều kiện STC (kWp)
S: Diện tích tấm pin năng lượng mặt trời (m2)
Ví dụ thực tế:
Theo tài liệu tấm pin ta có:
Pmax = 450 W = 0,45 kW
S = 2,1081,048 = 2,21 m2
η= 20,36% ~ 20,4%
Như vậy với các tấm pin cùng công suất, tấm pin có hiệu suất lớn sẽ tiết kiệm diện tích lắp đặt.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tấm pin
Giới hạn hiệu suất nhiệt động lực học và giới hạn ngăn xếp vô hạn:
Nếu một nguồn nhiệt ở nhiệt độ T s và bộ tản nhiệt mát hơn ở nhiệt độ T c , thì giá trị lý thuyết lớn nhất có thể có của tỉ số công (hoặc công suất điện) thu được trên nhiệt lượng cung cấp là 1 T c / T s , cho bởi một động cơ nhiệt Carnot.
Hiệu suất lý thuyết tối đa được tính toán là 86,8% đối với một chồng vô số ô, sử dụng bức xạ ánh sáng mặt trời tập trung tới. [7] Khi bức xạ tới chỉ đến từ một khu vực trên bầu trời có kích thước bằng mặt trời, giới hạn hiệu suất giảm xuống còn 68,7%.
Hiệu suất tối ưu:
Hệ thống quang điện bình thường chỉ có một điểm tiếp giáp p – n và do đó phải chịu một giới hạn hiệu suất thấp hơn. Các photon có năng lượng nằm dưới vùng cấm của vật liệu hấp thụ không thể tạo ra cặp electron-lỗ trống, do đó năng lượng của chúng không được chuyển đổi thành sản lượng hữu ích và chỉ tạo ra nhiệt nếu bị hấp thụ. Đối với các photon có năng lượng trên năng lượng vùng cấm, chỉ một phần nhỏ năng lượng trên vùng cấm có thể được chuyển đổi thành đầu ra hữu ích. Khi một photon có năng lượng lớn hơn bị hấp thụ, năng lượng dư thừa trên vùng cấm được chuyển thành động năng của tổ hợp hạt tải điện.
Hiệu suất lượng tử:
Hiệu suất lượng tử đề cập đến phần trăm photon được chuyển đổi thành dòng điện (tức là hạt tải điện được thu thập) khi tế bào hoạt động trong điều kiện ngắn mạch. Hiệu suất lượng tử “bên ngoài” của pin mặt trời silicon bao gồm ảnh hưởng của các tổn thất quang học như truyền dẫn và phản xạ.
Đặc biệt, một số biện pháp có thể được thực hiện để giảm bớt những tổn thất này. Suy hao phản xạ, có thể chiếm tới 10% tổng năng lượng tới, có thể được giảm đáng kể bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là kết cấu, một phương pháp bẫy ánh sáng để điều chỉnh đường đi của ánh sáng trung bình.
Các phương pháp kỹ thuật nâng cao hiệu suất pin mặt trời.
Chọn dây dẫn trong suốt tối ưu:
Sử dụng màng dẫn trong suốt để cho phép ánh sáng đi vào vật liệu hoạt động và thu các hạt tải điện được tạo ra. Thông thường, các màng có độ truyền qua cao và độ dẫn điện cao như oxit thiếc indium, polyme dẫn điện hoặc dây nano dẫn điện được sử dụng cho mục đích này. Có sự cân bằng giữa độ truyền cao và độ dẫn điện, do đó nên chọn mật độ dây nano dẫn điện hoặc cấu trúc mạng dẫn điện tối ưu để đạt hiệu quả cao.
Thúc đẩy sự tán xạ ánh sáng trong quang phổ khả kiến:
Ánh sáng phản xạ khỏi các đinh tán này theo một góc xiên so với tế bào, làm tăng chiều dài của đường dẫn ánh sáng qua tế bào. Điều này làm tăng số lượng photon được tế bào hấp thụ và lượng dòng điện được tạo ra.
Vật liệu chính được sử dụng cho các đinh tán nano là bạc, vàng và nhôm. Song nên sử dụng nhôm, bởi nhôm chỉ hấp thụ bức xạ cực tím và phản xạ cả ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại, do đó giảm thiểu tổn thất năng lượng. Nhôm có thể tăng hiệu suất tế bào lên đến 22%
Làm mát bằng bức xạ:
Nhiệt độ pin mặt trời tăng lên khoảng 1 ° C làm giảm hiệu suất khoảng 0,45%. Để ngăn chặn điều này, một lớp tinh thể silica trong suốt có thể được phủ lên các tấm pin mặt trời. Lớp silica hoạt động như một vật đen nhiệt phát ra nhiệt như bức xạ hồng ngoại vào không gian, làm mát tế bào lên đến 13 ° C.
Lớp phủ và kết cấu chống phản chiếu:
Các lớp phủ chống phản xạ có thể dẫn đến sự giao thoa tàn phá hơn của sóng ánh sáng tới từ mặt trời. Do đó, tất cả ánh sáng mặt trời sẽ được truyền vào quang điện. Kết cấu, trong đó bề mặt của pin mặt trời được thay đổi để ánh sáng phản xạ chạm vào bề mặt để giảm phản xạ.
Sự thụ động bề mặt phía sau:
Sự thụ động bề mặt rất quan trọng đối với hiệu quả của pin mặt trời. Hiệu quả của nhiều pin mặt trời đã được hưởng lợi bằng cách tạo ra cái gọi là bộ phát thụ động và các tế bào phía sau (PERC).
Vật liệu màng mỏng:
Vật liệu màng mỏng cho thấy nhiều hứa hẹn đối với pin mặt trời về chi phí thấp và khả năng thích ứng với các cấu trúc và khuôn khổ hiện có trong công nghệ. Quá trình tái tổ hợp chủ đạo của các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng kích thước nano, nên nó rất quan trọng đối với hiệu quả của chúng. Thêm một lớp silicon dioxide mỏng thụ động có thể làm giảm sự tái tổ hợp.
>>Xem thêm: Cách vệ sinh và bảo trì pin mặt trời
Hiểu lầm về hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời.
Tấm pin có công suất cao hơn có hiệu suất lớn hơn.
Thực tế có rất nhiều khách hàng hiểu lầm rằng tấm pin có công suất cao hơn có hiệu suất cao hơn. Ví dụ sau minh chứng cho hiểu lầm đó.
Tấm pin công suất 370W có hiệu suất lên tới 21,4% (top rất cao hiện tại) vượt trội hơn rất nhiều tấm pin có công suất 430-500W.
Tấm pin có hiệu suất cao hơn, chất lượng tốt hơn.
Chất lượng tấm pin phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, hiệu suất tấm pin cũng là một thông số tham khảo. Tuy nhiên nếu kết luận tấm pin có hiệu suất cao hơn chất lượng tốt hơn thì chưa hoàn toàn chính xác.
Intech Energy là một trong những tổng thầu EPC uy tín trong lĩnh vực cung cấp các giải pháp lắp đặt, cung cấp vật tư và thi công lắp đặt các dự án điện mặt trời trên toàn quốc quy mô từ hộ gia đình đến các dự án cho doanh nghiệp. Chúng tôi có hơn 10 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành điện mặt trời và năng lượng tái tạo, luôn cam kết tư vấn tận tâm cho khách hàng để đem tới giải pháp hiệu quả với sản phẩm chất lượng, giá cả cạnh tranh với mục đích phát triển bền vững nguồn năng lượng sạch để “Kiến tạo cuộc sống xanh”.
Trên đây là những chia sẻ Intech Energy về hiệu suất tấm pin mặt trời, Hy vọng phần nào cung cấp những kiến thức về pin mặt trời cho bạn đọc. Mọi thắc mắc, tư vấn thêm xin vui lòng liên hệ ngay số điện thoại 0966 966 819.
