Các Tấm Pin Mặt Trời Công Suất Lớn Nhất

Trong thế giới năng lượng mặt trời, hiệu quả sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời từ trước đến nay là yếu tố mà hầu hết các nhà sản xuất cố gắng dẫn đầu. Với công suất lớn và hiệu suất cao, chúng không chỉ là nguồn năng lượng sạch, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm và giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Tuy nhiên, một cuộc chiến mới đã xuất hiện để phát triển tấm pin năng lượng mặt trời nhất thế giới, với nhiều công ty lớn nhất trong ngành công bố các tấm pin thế hệ tiếp theo định dạng lớn hơn với xếp hạng công suất trên 600W.

Cuộc đua cho tấm pin năng lượng mặt trời công suất lớn nhất bắt đầu vào năm 2020 khi Trina Solar tiết lộ tấm pin năng lượng mặt trời đầu tiên có công suất 600W. Không lâu sau, tại hội chợ SNEC PV Power ở Trung Quốc, JinkoSolar đã giới thiệu phiên bản 610W của tấm pin năng lượng mặt trời Tiger Pro. Cùng lúc đó, Trina Solar thông báo rằng một tấm pin năng lượng mặt trời 660W + mạnh mẽ hơn đang được phát triển. Thật đáng kinh ngạc, gần 20 nhà sản xuất tại SNEC 2020 đã trưng bày các tấm pin được đánh giá trên 600W, trong đó mạnh nhất là mô-đun Jumbo 800W từ JA solar. Tuy nhiên, tấm pin năng lượng mặt trời này rất lớn với chiều cao 2,2m và rộng 1,75m và rất có thể sẽ không được bán trên thị trường.

Bất chấp sự ra đời nhiều tấm pin công suất cao, hầu hết các công nghệ tế bào PV cho phép xếp hạng công suất cao hơn này là phổ biến. Các tấm pin thương mại và dân dụng truyền thống cũng đã tăng kích thước và công suất, với các tấm pin 400W đến 500W hiện là tiêu chuẩn. Sự gia tăng đáng kể về sức mạnh chủ yếu là do hiệu suất tăng lên do nhiều cải tiến, mà chúng tôi sẽ mô tả ở phần sau của bài viết.

ĐƯỢC THIẾT KẾ CHO CÁC HỆ THỐNG QUY MÔ LỚN

Động lực chính để phát triển các tấm pin mặt trời lớn hơn, mạnh hơn xuất phát từ mong muốn giảm chi phí lắp đặt điện mặt trời quy mô lớn và cuối cùng là giảm giá điện. Vì các tấm lớn hơn yêu cầu một lượng kết nối và nhân công tương đương so với các tấm nhỏ hơn, chi phí lắp đặt trên mỗi kW giảm, dẫn đến chi phí tổng thể thấp hơn và giảm chỉ số LCOE. Như giải thích bên dưới, các tấm pin công suất cao mới lớn hơn nhiều so với các tấm thông thường được tìm thấy trên các mái nhà dân dụng. Mặc dù vậy, những người hy vọng có được hàng chục tấm pin 600W trên sân thượng nhà bạn để có được công suất 7kW dễ dàng sẽ hơi thất vọng. Ở giai đoạn này, hầu hết các tấm pin công suất cao sẽ chỉ có sẵn cho các hệ thống quy mô thương mại và nhà máy, cộng với kích thước cực lớn không phù hợp và khó xử lý trên hầu hết các mái nhà dân dụng.

Trong khi ngành năng lượng mặt trời nói chung đang dần chuyển sang các tấm pin lớn hơn, công suất cao hơn, thì những công ty đi trước trong cuộc đua theo truyền thống là Trina Solar, Jinko Solar, Canadian Solar, Risen Energy và JA Solar. Các công ty nổi tiếng này đều tung ra các tấm pin công suất cực cao với xếp hạng trên 600W trong hai năm qua. Tuy nhiên, gần đây Jolywood, Huasun và công ty ít được biết đến hơn là Akcome đã tiến lên với các tấm pin có công suất lên đến 700W sử dụng công nghệ tế bào TOPCon hoặc dị liên kết (HJT) loại N hiệu quả hơn.

Điều thú vị là các nhà sản xuất mô-đun cao cấp SunPower (nay là Maxeon) và REC không chạy đua để phát triển các tấm nền công suất cao định dạng lớn hơn. Thay vào đó, họ đang tập trung vào việc cung cấp cho cơ sở khách hàng thương mại và dân cư truyền thống của mình những tấm panel hiệu quả cao. Điều đó đang được triển khai, Sunpower đã tiết lộ một tấm pin năng lượng mặt trời 540W lớn hơn trong loạt thế hệ tiếp theo.

Danh Sách Các Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Công Suất Lớn Nhất *

* Danh sách những tấm pin công suất lớn nhất hiện đang được sản xuất hoặc sắp phát hành với kích thước tấm panel tối đa cao 2,4m x rộng 1,35m. Tính khả dụng và ngày phát hành có thể khác nhau đối với các khu vực khác nhau.

Kích thước tấm pin năng lượng mặt trời lớn hơn

Trước đây, hầu hết sự gia tăng công suất tấm pin năng lượng mặt trời đến từ hiệu suất tăng do những tiến bộ trong công nghệ pin mặt trời. Mặc dù điều đó một phần là động lực đằng sau sự tăng vọt về công suất tấm pin năng lượng mặt trời, nhưng yếu tố chính là kích thước cell mới lớn hơn đang được phát triển cùng với số lượng cell trên mỗi tấm pin cao hơn. Các định dạng và cấu hình cell mới này có nghĩa là các tấm pin năng lượng mặt trời mới có kích thước lớn hơn nhiều. Nói chung, những tấm pin lớn này phù hợp nhất cho các trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn hoặc các công trình thương mại công suất lớn.

Theo truyền thống, các tấm pin mặt trời có sẵn ở hai kích thước chính – tấm pin 60 cell định dạng tiêu chuẩn (cao khoảng 1,65m x rộng 1m) được sử dụng cho các mái nhà dân dụng và tấm pin thương mại 72 cell định dạng lớn hơn (cao khoảng 2m x rộng 1m). Sau đó, các cell được cắt một nửa xuất hiện với kích thước gần như tương tự nhưng với số lượng gấp đôi số lượng tế bào nửa kích thước ở 120 ô và 144 ô. Bên cạnh kích thước tiêu chuẩn, có một số nhà sản xuất cao cấp như SunPower và Panasonic sản xuất các tấm pin 96 và 104 độc đáo.

Kích thước tấm pin năng lượng mặt trời tiêu chuẩn của ngành trong phần lớn thập kỷ trước được xây dựng xung quanh định dạng cell vuông 156mm x 156mm hoặc 6 inch. Tuy nhiên, các kích thước tấm pin năng lượng mặt trời mới nổi lên có chiều dài lên đến 2,4m và rộng 1,3m được xây dựng xung quanh kích thước tấm lớn hơn 180 và 210mm. Đây là mức tăng kích thước từ 20% đến 30% so với tấm nền 72 cell truyền thống 2,0mx 1,0m tương ứng với mức tăng công suất lớn trên mỗi tấm.

Kích Thước Cell Lớn Hơn

Để giảm chi phí sản xuất và đạt được hiệu quả, các nhà sản xuất đã loại bỏ kích thước tấm wafer hình vuông 156mm (6”) tiêu chuẩn để chuyển sang kích thước wafer lớn hơn. Trong khi có nhiều loại kích thước ô đang được phát triển, một số kích cỡ ô đã xuất hiện trở thành tiêu chuẩn mới của ngành; chúng bao gồm 166mm, 182mm và 210mm. Nhiều nhà sản xuất hàng đầu bao gồm Jinko, Longi và Canadian Solar đã phù hợp với định dạng 182mm, Trina Solar đang đẩy kích thước wafer 210mm lớn hơn, trong khi Longi, nhà sản xuất wafer mono silicon lớn nhất thế giới, đang sử dụng cả kích thước 166mm và 182mm tùy thuộc vào ứng dụng.

Để duy trì tính cạnh tranh, nhiều nhà sản xuất khối lượng nhỏ hơn có thể cần phải điều chỉnh với một trong những kích thước tấm wafer mới để sử dụng các nhà cung cấp thiết bị và tấm wafer phổ biến.

Cùng với các kích thước cell khác nhau, có vô số cấu hình tấm pin mới được xây dựng xung quanh nhiều tổ hợp cell. Ba loại phổ biến nhất đã nổi lên là tấm 66 cell (cắt một nửa 132), 78 cell (cắt một nửa 156) và 84 cell (168 ô cắt nửa). Các cell cực lớn 210mm cũng rất phù hợp với các định dạng phân chia tế bào độc đáo như cell cắt 1/3; trong đó tấm wafer hình vuông được chia thành ba phân đoạn chứ không phải là ô một nửa hoặc một nửa kích thước phổ biến.

Cell Pin Hiệu Suất Cao

Để đạt được những xếp hạng công suất ấn tượng này, các tấm pin và cell không chỉ tăng về kích thước mà hiệu quả của tế bào đã được cải thiện đáng kể bằng cách sử dụng nhiều công nghệ mới (được liệt kê bên dưới) cùng với các kỹ thuật thụ động phía sau tiên tiến như TOPCon .

• MBB – Multi busbar
• PERC / PERC +
• TOPCon
• Cell pin silicon loại N
• Cell pin mật độ cao – Giảm khoảng cách giữa các cell

Nhiều nhà sản xuất đang khám phá các cách khác nhau để tăng công suất và tăng hiệu quả hoạt động của cell bằng cách chi lớn cho nghiên cứu và phát triển. Sử dụng silicon loại N là một trong những cách đơn giản nhất để tăng hiệu quả nhưng cũng là một trong những phương pháp tốn kém hơn. Tuy nhiên, khoảng cách về giá giữa silicon loại P và silicon loại N đang giảm do tính kinh tế theo quy mô làm giảm chi phí sản xuất tấm silicon loại N hiệu suất cao.

MBB – Nhiều Thanh Cái

Trong số nhiều cải tiến về cell, công nghệ phổ biến nhất được sử dụng để tăng hiệu quả là multi-busbars (MBB). Thanh cái truyền thống (5BB hoặc 6BB) đang được loại bỏ nhanh chóng để thay thế cho 9 thanh cái trở lên (9BB). Một số nhà sản xuất như REC thậm chí đã chuyển sang 16 thanh cái micro-wire trong loạt tấm pin năng lượng mặt trời mới. Các cell rộng hơn cũng có nghĩa là nhiều thanh cái hơn có thể phù hợp trên bề mặt tế bào với 10 hoặc 12 ô thanh cái cũng trở nên phổ biến hơn

Tấm pin năng lượng mặt trời hai mặt có MBB cũng đang ngày càng phổ biến do sản lượng điện tăng lên bằng cách sử dụng mặt sau của tấm pin năng lượng mặt trời để đạt được công suất lên đến 20% hoặc nhiều hơn (thêm khoảng 80W). Tuy nhiên, các tấm pin hai mặt thường chỉ có lợi trên các bề mặt có màu sáng như đất cát hoặc đá được sử dụng trong các trang trại năng lượng mặt trời quy mô MW lớn ở những khu vực khô cằn hơn.

Cell Pin Mật Độ Cao

Để nâng cao hơn nữa hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời và tăng công suất, các nhà sản xuất như Trina Solar đã giới thiệu các kỹ thuật để loại bỏ khoảng cách giữa các cell theo chiều dọc giữa các cell. Loại bỏ các khoảng trống dọc 2-3mm điển hình và ép các cell lại với nhau dẫn đến có nhiều diện tích bề mặt bảng hơn để hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo ra năng lượng. Các nhà sản xuất đã phát triển một số kỹ thuật để giảm thiểu hoặc loại bỏ khoảng cách phổ biến nhất là giảm khoảng cách ô từ khoảng 2,0mm xuống 0,5mm. Lý do cho khoảng cách này là do thanh cái cái truyền thống lớn hơn yêu cầu 2.0mm + để uốn cong và kết nối phía trước và phía sau của mỗi ô. Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang sử dụng các thanh cái có dây nhỏ hơn nhiều đã cho phép giảm đáng kể khoảng cách.

LONGi Solar là một nhà sản xuất khác đã cố gắng giảm khoảng cách giữa các tế bào xuống còn 0,6mm bằng cách sử dụng những gì công ty mô tả là phương pháp “hàn thông minh” sử dụng các dải phân đoạn tích hợp. Công nghệ mới này sử dụng thiết kế thanh cái hình tam giác độc đáo trên bề mặt phía trước của ô, với một phần dẹt rất mỏng uốn cong và chạy phía sau ô để tạo thành liên kết.

TR – Công nghệ Tiling Ribbon

Jinko Solar, hiện là nhà sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới, đã phát triển thứ mà công ty gọi là Tiling Ribbon hoặc tế bào TR. Công nghệ tế bào Tiling Ribbon là loại bỏ khoảng cách giữa các tế bào bằng cách chồng lên một chút các tế bào tạo ra nhiều diện tích bề mặt tế bào hơn. Điều này lần lượt tăng hiệu quả của tấm pin năng lượng mặt trời và sản lượng điện. Công nghệ này cũng làm giảm đáng kể lượng chất hàn cần thiết thông qua việc sử dụng phương pháp nối nén giữa các ô thay vì hàn. Các tấm pin mỏng, chẳng hạn như những tấm được sử dụng trong dòng Sunpower Performance, sử dụng một công nghệ tương tự trong đó các dải tế bào mỏng chồng lên nhau có thể được định cấu hình thành các tấm công suất cao có định dạng lớn hơn.

Một số nhà sản xuất hàng đầu khác như Q Cells đã thực hiện một cách tiếp cận tương tự để tăng hiệu quả bằng cách loại bỏ hoàn toàn khoảng cách giữa các tế bào. Tuy nhiên, hầu hết các nhà sản xuất đã áp dụng cách tiếp cận phổ biến hơn và giảm độ hở giữa các ô càng nhiều càng tốt, để lại một khoảng cách rất nhỏ 0,5mm; điều này có hiệu quả loại bỏ khoảng cách mà không cần phải phát triển các kỹ thuật kết nối tế bào mới.

Tế Bào Silicon TOPCon Loại N

Các tế bào được xây dựng trên chất nền silicon loại N cung cấp hiệu suất được cải thiện so với silicon loại P phổ biến hơn do khả năng chống lại các tạp chất lớn hơn, làm tăng hiệu quả tổng thể. Ngoài ra, tế bào loại N có hệ số nhiệt độ thấp hơn so với cả tế bào loại P đơn tinh thể và đa tinh thể. Tế bào loại N cũng có tỷ lệ LID hoặc suy giảm do ánh sáng thấp hơn nhiều và nói chung không bị LeTID (suy giảm do ánh sáng và nhiệt độ tăng cao), một vấn đề phổ biến với tế bào loại P.

>>Xem Thêm: Cách Lựa Chọn Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Tốt Nhất

TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) đề cập đến một kỹ thuật thụ động tế bào bên phía sau chuyên biệt giúp giảm tổn thất tái tổ hợp bên trong tế bào và tăng hiệu quả của tế bào. Quy trình này đã có từ vài năm trước nhưng hiện đang trở thành tiêu chuẩn công nghiệp mới khi các nhà sản xuất cố gắng tăng hiệu quả và hiệu suất.