Tấm pin mặt trời là gì?

1. Tấm pin mặt trời là gì?

Tấm pin năng lượng mặt trời, còn được gọi là mô-đun quang điện (PV) hoặc tấm pin PV, là một lắp ráp pin mặt trời quang điện được gắn trong khung (thường là hình chữ nhật). Các tấm pin mặt trời thu ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng bức xạ, năng lượng này được chuyển đổi thành năng lượng điện dưới dạng dòng điện một chiều (DC).

Một tập hợp các tấm pin mặt trời được sắp xếp gọn gàng được gọi là hệ thống quang điện hoặc mảng năng lượng mặt trời. Mảng của hệ thống quang điện có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng mặt trời điện cung cấp trực tiếp cho thiết bị điện hoặc cung cấp điện trở lại vào lưới điện xoay chiều (AC) thông qua hệ thống biến tần. Nguồn điện này có thể sau đó được sử dụng để cấp điện cho các ngôi nhà, tòa nhà và các ứng dụng khác hoặc được lưu trữ trong pin để sử dụng sau này. Là nguồn năng lượng tái tạo và bền vững, năng lượng mặt trời các tấm pin đóng vai trò quan trọng trong việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giúp giảm lượng khí thải carbon.

2. Cấu trúc của tấm pin mặt trời

Tấm pin mặt trời bao gồm một số lượng lớn pin mặt trời và sử dụng năng lượng ánh sáng (photon) từ Mặt trời để tạo ra điện thông qua hiệu ứng quang điện. Nó cũng bao gồm tấm nền, khung và hộp nối, và có thể cả bộ tập trung, tất cả trong số chúng làm việc cùng nhau để đảm bảo hoạt động bình thường của các tấm pin mặt trời.

Pin mặt trời là gì?

Pin mặt trời là thiết bị điện tử chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng năng lượng nhờ hiệu ứng quang điện và hầu hết chúng là tinh thể dựa trên wafer tế bào silicon hoặc tế bào màng mỏng. Ngoài ra, chi phí cao, hiệu quả cao và Các tế bào đa tiếp giáp hình chữ nhật (MJ) đóng kín thường được sử dụng trong năng lượng mặt trời các tấm pin trên tàu vũ trụ, vì chúng cung cấp tỷ lệ năng lượng được tạo ra cao nhất trên mỗi kilôgam được nâng lên không gian. Các tế bào thường được kết nối điện trong nối tiếp, nối tiếp nhau với điện áp mong muốn, sau đó song song để tăng hiện hành.

Bảng nền là gì?

Là một polyme hoặc sự kết hợp của các polyme với các chất phụ gia khác nhau, tấm nền được thiết kế để cung cấp một rào cản giữa pin mặt trời và bên ngoài môi trường. Từ đó chúng ta có thể thấy backsheet là một thành phần quan trọng trong độ bền, hiệu quả và tuổi thọ của tấm pin mặt trời.

Chất đóng gói là gì?

Pin mặt trời thường được phủ một lớp chất bao bọc, thường là một lớp mỏng lớp vật liệu polymer được áp dụng trên pin mặt trời và tấm nền. Nói chung là loại polymer phổ biến nhất được sử dụng để đóng gói các mô-đun năng lượng mặt trời là ethylene-vinyl acetate (EVA), đủ bền để bảo vệ năng lượng mặt trời tế bào khỏi bất kỳ loại hư hỏng nào và kéo dài tuổi thọ của tấm pin mặt trời.

khung là gì?

Khung của tấm pin mặt trời đề cập đến sự hỗ trợ cấu trúc để giữ và bảo vệ pin mặt trời, hệ thống dây điện và các thành phần khác trong bảng điều khiển. Đó là được làm bằng nhôm hoặc các vật liệu nhẹ khác để ngăn các tấm bị va đập mạnh tác động của thời tiết. Đồng thời khung còn cung cấp phương tiện để lắp đặt bảng điều khiển chắc chắn lên một bề mặt, chẳng hạn như mái nhà hoặc giá đỡ trên mặt đất. TRONG Ngoài ra, các tấm pin mặt trời còn sử dụng khung kim loại gồm các bộ phận giá đỡ, giá đỡ, hình phản xạ và máng để hỗ trợ bảng điều khiển tốt hơn kết cấu.

Hộp nối là gì?

Là một vỏ bọc điện dùng để chứa và bảo vệ các kết nối điện, hộp nối được thiết kế đặc biệt để cung cấp một môi trường an toàn và bảo mật cho kết nối điện để tránh tiếp xúc ngẫu nhiên với dây điện và để đơn giản hóa việc bảo trì hoặc sửa chữa trong tương lai. Thông thường một hộp nối PV được đính kèm ở mặt sau của tấm pin mặt trời và có chức năng như giao diện đầu ra của nó. Bên ngoài kết nối cho hầu hết các mô-đun quang điện sử dụng đầu nối MC4 để tạo điều kiện dễ dàng kết nối chịu được thời tiết với phần còn lại của hệ thống. Giao diện nguồn USB có thể cũng được sử dụng.

Bộ tập trung là gì?

Một số mô-đun quang điện mặt trời đặc biệt bao gồm các bộ tập trung trong đó ánh sáng được tập trung bằng thấu kính hoặc gương lên các tế bào nhỏ hơn. Điều này cho phép sử dụng các tế bào với chi phí cao trên một đơn vị diện tích (chẳng hạn như gali arsenide) một cách tiết kiệm chi phí cách.[cần dẫn nguồn] Tập trung ánh sáng mặt trời cũng có thể nâng cao hiệu quả đến khoảng 45%.

3. Lịch sử phát triển của tấm pin mặt trời

Năm 1839, khả năng của một số vật liệu tạo ra điện tích từ sự tiếp xúc với ánh sáng lần đầu tiên được quan sát bởi nhà vật lý người Pháp Edmond Becquerel, mặc dù những tấm pin mặt trời ban đầu này quá kém hiệu quả đối với ngay cả những thiết bị điện đơn giản thiết bị.

Vào những năm 1950, Bell Labs đã tạo ra pin mặt trời silicon thương mại đầu tiên tế bào làm bằng silicon. Tuy nhiên, việc ứng dụng tấm pin năng lượng mặt trời chỉ giới hạn ở một số lĩnh vực chuyên biệt như vệ tinh không gian, ngọn hải đăng và các thiết bị từ xa địa điểm do chi phí cao.

Vào những năm 1970, ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng dầu mỏ và những lo ngại về môi trường đã thúc đẩy phát triển các tấm pin mặt trời rẻ hơn và hiệu quả hơn. Sau đó, các chính phủ và các công ty tư nhân trên thế giới rất coi trọng việc nghiên cứu và phát triển các tấm pin mặt trời.

Vào đầu những năm 2000, việc áp dụng biểu giá đầu vào (FiT) của một số Các quốc gia đã đóng góp rất lớn vào sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mặt trời ngành công nghiệp. Ngày nay, các tấm pin mặt trời đã trở nên hiệu quả hơn và giá cả phải chăng hơn hơn bao giờ hết, đang được sử dụng không chỉ trong gia đình và thương mại các tòa nhà mà còn trong các dự án cơ sở hạ tầng.

4.Các loại tấm pin mặt trời

Có ba loại tấm pin mặt trời chủ yếu hiện có: đơn tinh thể, đa tinh thể (còn gọi là đa tinh thể) và màng mỏng.

l Các tấm pin mặt trời đơn tinh thể được tạo thành từ silicon có độ tinh khiết cao, đó là có nguồn gốc từ một tinh thể duy nhất. Trong tất cả các loại tấm, tấm đơn tinh thể thường có hiệu suất và công suất cao nhất (trên 20%). Đây là vì các tấm pin mặt trời đơn tinh thể cung cấp năng lượng trên 300 watt (W) công suất, một số thậm chí còn vượt quá 400 W. hơn thế nữa, các tấm pin mặt trời đơn tinh thể cũng có xu hướng tốt hơn các mô hình đa tinh thể về hệ số nhiệt độ – thước đo hiệu suất của tấm pin ở nhiệt độ ấm áp. Bất chấp những điều này ưu điểm, các tấm pin mặt trời đơn tinh thể có thể sẽ đắt nhất tùy chọn, vì vậy chúng phổ biến hơn với những người có đủ ngân sách và thích tối đa hóa khoản tiết kiệm hóa đơn tiền điện của bạn như thương mại, công cộng và chính phủ phòng.

l Tấm pin mặt trời PolyCrystalline hoặc multiCrystalline là những tấm pin mặt trời bao gồm một số tinh thể silicon trong một tế bào PV. Những tấm pin mặt trời này được làm từ nhiều tế bào quang điện. Mỗi tế bào chứa tinh thể silicon làm cho nó hoạt động như một thiết bị bán dẫn. Khi các photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào điểm nối PN (điểm nối giữa vật liệu loại N và loại P), nó truyền năng lượng cho các electron để chúng có thể chạy dưới dạng dòng điện. So với các tấm pin mặt trời đơn tinh thể, các tấm pin mặt trời đa tinh thể có nhiều ưu điểm hơn. thân thiện với môi trường vì chúng không yêu cầu hình dạng và vị trí riêng lẻ của từng tinh thể và hầu hết silicon được sử dụng trong quá trình sản xuất và chi phí cao hơn hiệu quả 

Khi nói đến nhược điểm của nó là hiệu quả thấp hơn, ít hiệu quả về không gian và hiệu suất kém ở nhiệt độ cao có thể cản trở phát triển. Dựa trên những điều này, các tấm pin mặt trời đa tinh thể có sẵn ở các trang trại năng lượng mặt trời lớn để khai thác năng lượng mặt trời và cung cấp điện cho các khu vực lân cận, các thiết bị độc lập hoặc tự cấp nguồn như đèn giao thông ở vùng sâu vùng xa, các hộ gia đình không có lưới điện, v.v.

l Các tấm pin mặt trời màng mỏng được tạo ra bằng cách lắng đọng một hoặc nhiều lớp mỏng (mỏng màng hoặc TF) của vật liệu quang điện trên chất nền, chẳng hạn như thủy tinh, nhựa hoặc kim loại. Khi so sánh với silicon đơn tinh thể và đa tinh thể tấm nền, chúng yêu cầu ít vật liệu bán dẫn hơn trong quá trình sản xuất trong khi chúng hoạt động khá giống nhau dưới hiệu ứng quang điện và rẻ hơn. Tuy nhiên, chúng kém hiệu quả hơn nhiều và có công suất điện thấp hơn. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời màng mỏng xuống cấp nhanh hơn các tấm pin mặt trời silicon tinh thể. tấm 

Vì vậy, chúng thường được áp dụng ở quy mô tiện ích vì năng lượng mặt trời màng mỏng tấm xuống cấp với tốc độ chậm hơn nhiều. Và một ứng dụng phổ biến cho màng mỏng tấm pin mặt trời là việc lắp đặt các mô-đun PV linh hoạt trên nóc xe (thường là RV hoặc xe buýt) và boong thuyền và các loại tàu khác. Và bởi vì lợi thế về không gian của nó, nó ngày càng trở nên phổ biến hơn đối với những người muốn đạt được quang điện tích hợp trong tòa nhà.

5. Xu hướng phát triển của tấm pin mặt trời

Thị trường tấm pin mặt trời được thúc đẩy bằng cách tăng cường đầu tư vào năng lượng tái tạo lĩnh vực năng lượng, chi phí của các tấm pin mặt trời giảm và các thuận lợi mới nổi quy định của chính phủ.Cả tế bào silicon đơn tinh thể và đa tinh thể đã chứng kiến ​​nhu cầu cao, đặc biệt là trong các ứng dụng dân cư. Cadimi tế bào Telluride và silicon vô định hình dự kiến ​​sẽ tạo ra sự tăng trưởng cơ hội do chi phí nguyên vật liệu thấp. Và giá mô-đun PV đã giảm nhanh hơn dự kiến ​​vào đầu năm 2023, khi nguồn cung polysilicon trở nên dồi dào hơn 

Trong khi đó, Theo dữ liệu, trong bối cảnh kinh doanh hậu COVID-19 đã thay đổi, thị trường toàn cầu thị trường Tấm pin mặt trời ước tính đạt 50,1 tỷ USD vào năm 2022, là dự kiến ​​sẽ đạt quy mô sửa đổi là 98,5 tỷ USD vào năm 2030, tăng trưởng với tốc độ CAGR 8,8% trong giai đoạn phân tích 2022-2030. Tấm pin mặt trời đa tinh thể, một trong những các phân khúc được phân tích trong báo cáo dự kiến ​​sẽ ghi nhận tốc độ CAGR là 8,2% và đạt 48,2 tỷ USD vào cuối giai đoạn phân tích. Có tính đến đang diễn ra quá trình phục hồi sau đại dịch, sự tăng trưởng trong phân khúc Tấm pin mặt trời màng mỏng đang được điều chỉnh theo CAGR 8,9% đã sửa đổi trong giai đoạn 8 năm tiếp theo.

6. Phân tích đầu tư của các tấm pin mặt trời

Cho rằng năng lượng mặt trời hiện là năng lượng sạch được triển khai nhiều thứ hai công nghệ trên toàn cầu theo công suất lắp đặt, năng lượng mặt trời dự kiến ​​sẽ một trong những nguồn năng lượng rẻ nhất vào năm 2050, đặc biệt ở các khu vực có bức xạ mặt trời tuyệt vời và xu hướng này được thúc đẩy bởi một số các yếu tố.

l Phân tích loại sản phẩm

Tấm pin mặt trời đa tinh thể đang dẫn đầu thị trường với hơn 48% thị phần giá trị thị phần và dự kiến ​​sẽ chiếm được thị phần cao hơn trong giai đoạn dự báo, đặc biệt là ở phân khúc dân cư. Nhưng những tiến bộ trong màng mỏng mô-đun quang điện mặt trời cũng sẽ thúc đẩy tăng trưởng thị trường tấm pin mặt trời trong thời gian tới vài năm. Ngoài ra, sự gia tăng trong việc triển khai các lưới điện siêu nhỏ và sự phát triển của các tòa nhà không sử dụng năng lượng sẽ dẫn đến nhu cầu lớn trên thị trường.

l Phân tích người dùng cuối

Theo loại người dùng cuối, thị trường được phân chia thành khu dân cư, thương mại, phân khúc công nghiệp và các phân khúc khác. Phân khúc thương mại đang dẫn đầu thị trường với hơn 33% thị phần giá trị vì chúng đòi hỏi một lượng vốn đáng kể lượng năng lượng để đảm bảo tính bền vững và chức năng lâu dài của chúng.Nó ca cũng giúp giảm sự phụ thuộc vào điện lưới đồng thời giảm chi phí vận hành chi phí và giảm thiểu lượng khí thải carbon. Nhưng vì phần lớn các chính phủ trên toàn cầu đã ban hành luật đo lường mạng cùng với những nỗ lực đáng kể trợ cấp lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời trong các khu dân cư. Những tế bào này là dễ dàng được sử dụng trong phân khúc dân cư do chi phí rẻ hơn so với thành pin mặt trời đơn tinh thể.

l Phân tích khu vực

Theo dữ liệu, khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đang chiếm ưu thế trên thị trường giá trị chia sẻ. Vì Châu Á-Thái Bình Dương là khu vực lớn nhất trên toàn cầu về số lượng người dân đang sống. Khu vực này cũng là quê hương của Trung Quốc, nơi có ảnh hưởng đáng kể năng lực sản xuất pin mặt trời đa tinh thể đáp ứng nhu cầu của khu vực. Và Ấn Độ cũng có kế hoạch thành lập các đơn vị sản xuất năng lượng mặt trời theo sản xuất của chính phủ.

7. Những điều cần cân nhắc để có tấm pin mặt trời chất lượng cao

Khi mua tấm pin mặt trời, không chỉ phải xem xét giá cả và chất lượng, các yếu tố khác cũng cần được lưu ý.

Nhiệt độ: Tấm đơn tinh thể và đa tinh thể có hiệu suất cao nhất trong khoảng từ 59°F đến 95°F. Những vùng có nhiệt độ cao vào mùa hè có thể khiến tấm pin mặt trời đạt nhiệt độ bên trong hơn 100°F có thể thấy mức độ hiệu quả giảm sút. Khi lựa chọn biến tần cần phải xem xét điều kiện.

Suy thoái do ánh sáng (LID): LID đề cập đến thước đo tổn thất hiệu suất xảy ra với các tấm tinh thể trong vài giờ đầu tiên có ánh sáng mặt trời phơi bày. Nói chung LID có xu hướng giảm hiệu suất từ ​​1% đến 3%. Vì vậy, cần cân nhắc khi lựa chọn tấm pin mặt trời.

Mức độ cháy: Quy chuẩn xây dựng quốc tế yêu cầu các tấm pin mặt trời phải phù hợp với yêu cầu của chúng. chỉ số chống cháy của mái nhà để đảm bảo rằng các tấm không làm tăng tốc độ lan truyền của ngọn lửa. Nói chung có ba loại Lớp. Lớp A cung cấp nhiều nhất bảo vệ trong đám cháy, vì ngọn lửa không thể lan rộng hơn sáu feet. Lớp B đảm bảo ngọn lửa lan truyền không vượt quá 8 feet và Loại C đảm bảo ngọn lửa lan truyền không lan rộng quá 13 feet.

Điều kiện thời tiết: Ví dụ: Tấm kết tinh sẽ tốt hơn cho những khu vực có thể gặp mưa đá lớn vì chúng có thể chịu được mưa đá với tốc độ lên tới đến 50 mph. Mặc dù có thiết kế mỏng nhưng các tấm pin mặt trời màng hin không lý tưởng cho mưa đá. Một hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng các chốt, mô-đun xuyên bu lông hoặc một hệ thống đường sắt ba khung phù hợp hơn cho những ngôi nhà có thể gặp phải hiện tượng bão hoặc bão nhiệt đới.

Hiệu quả: Hiệu suất của tấm pin mặt trời đề cập đến lượng ánh sáng mặt trời nó có thể chuyển đổi thành điện năng. Một tấm pin mặt trời hiệu suất cao sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn điện từ cùng một lượng ánh sáng mặt trời so với bảng hiệu suất thấp hơn.