Tấm pin năng lượng mặt trời half-cell là gì?

Xu hướng phát triển công nghệ tấm pin mặt trời đã nhanh chóng trở thành xu hướng chủ đạo. IHS Markit đã dự đoán rằng công nghệ PERC sẽ chuyển mình từ một đốm ság trên thị trường vào năm 2014 trở thành xu hướng chủ đạo vào năm 2020 – một dự đoán đã được xác nhận bởi bất kỳ ai nhìn vào các công nghệ mẫu tấm pin mặt trời được phát hành trong năm nay.

Các công nghệ kích thước tế bào quang điện khác nhau

Công nghệ tiếp theo trên hướng đi chủ đạo là thiết kế half-cell. Bản cập nhật thứ 9 của International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) dự đoán thị phần của công nghệ half-cell sẽ phát triển từ 5% vào năm 2018 đến gần 40% vào năm 2028.

Các tấm pin mặt trời công nghệ half-cell sử dụng các các tế bào quang điện được cắt làm đôi, điều đó giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của tấm pin. Dạng tấm pin truyền thống gồm có 60 và 72 tế bào quang điện sẽ lần lượt có 120 và 144 tế bào quang điện dạng half-cell. Khi các tế bào quang điện được chia làm đôi, dòng điện của nó cũng giảm đi một nửa, dẫn đến tổn thất do điện trở được giảm xuống và tấm pin có thể sản xuất ra năng lượng nhiều hơn. Thí nghiệm cho thấy những tế bào quang điện kích thước nhỏ hơn sẽ ít chịu tác động của tải trọng cơ hơn, do đó sẽ giảm khả năng bị nứt, gãy. Các tấm pin mặt trời dàng half-cell sẽ cho công suất đầu ra cao hơn và đáng tin cậy hơn so với các tấm pin năng lượng mặt trời công nghệ truyền thống.

Cemil Seber, Phó Giám đốc Tiếp thị và Quản lý Sản phẩm toàn cầu của nhà sản xuất tấm pin mặt trời REC Solar cho biết:” Khi xem xét lắp đặt năng lượng mặt trời, ý tưởng về ‘sự nhiều hơn’ luôn là ưu tiên hàng đầu – sản xuất nhiều năng lượng hơn, tiết kiệm (hoặc tạo ra) nhiều tiền hơn, có những tác động tốt hơn cho môi trường. Đối với trường hợp áp mái thì khoảng không gian lắp đặt được sẽ có giới hạn, vì vậy sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời với công nghệ half-cell sẽ rất hữu ích.”

REC là nhà tiên phong trong công nghệ half-cell, lần đầu tiên giới thiệu thiết kế vào năm 2014. Một loạt các tấm pin mặt trời công nghệ TwinPeak của công ty đã chuyển từng tấm pin thành hai tấm pin giống nhau một cách hiệu quả. Vì sử dụng tế bào quang điện nhỏ hơn nên khoảng không gian bên trong  không cần phải rộng và chúng có thể được sắp xếp gần nhau hơn. Điều đó cho phép REC chia tấm pin thành hai tấm pin với nửa trên và nửa dưới độc lập nhau dẫn đến sự cải thiện đáng kể do hiện tượng bóng che “shading” Nếu một nửa dưới của tấm pin bị che thì nửa trên vẫn hoạt động.

Tấm pin năng lượng mặt trời half-cell poly TwinPeak (bên trái) và half-cell mono N-peak của REC (bên phải)

REC Solar đã thúc đẩy các ranh giới của thiết kế half-cell trong dạng tấm pin mặt trời đa tinh thể. Tấm pin PERC half-cell đa tinh thể  của REC đã đạt 300W và có thể để cạnh tranh với tấm pin dạng truyền thống hoặc dạng tiêu chuẩn (standard hay full cell) sử dụng công nghệ đơn tinh thể. REC đã gây ấn tượng bởi những ưu điểm của công nghệ half-cell và đang chuyển đổi toàn bộ dây chuyền sản xuất của mình sang công nghệ mới.

Theo Seber:” Từ năm 2014, REC đã liên tục chuyển đổi dây chuyền sản xuất của họ sang công nghệ half-cell. Và hiện nay, tất cả các dây chuyền sản xuất ở Singapore đã được trang bị công nghệ half-cell này ”.

Trong vòng hội nghị thương mại năm 2018, REC đã giới thiệu sản phẩm N-Peak mới của mình, sự thử nghiệm đầu tiên của REC với công nghệ half-cell đơn tinh thể cho hiêu suất và công suất cao hơn – lên đến 330W trong dạng tấm pin 60 cell truyền thống.

Các nhà sản xuất khác cũng bắt đầu những thiết kế half-cell trong phân khúc đơn tinh thể. LONGi Solar gần đây đã vượt qua mức 360W trong thử nghiệm với mô đun 120 pin PERC đơn tinh thể. Hanwha Q CELLS nhận giải thưởng Intersolar Award 2018 Photovoltaics cho mẫu pin năng lượng mặt trời Q.PEAK DUO-G5 – dạng mô đun 120 pin đơn tinh thể, 6 thanh dẫn (busbar). Tấm pin Hanwha sử dụng dây dẫn vòng tròn thay vì phẳng cho thanh tiếp điện để giảm che bóng trên những tế bào quang điện. Hanwha cũng có thiết kế half-cell cho dòng sản phẩm 72 cell, nhưng là đa tinh thể. Dòng Q.PLUS DUO L-G5.2 của hãng là mô đun half-cell đa tinh thể với công suất đầu ra cực đại đạt khoảng 370W.

Tấm pin half-cell của Hanwha Q CELL

Vì những thiết kế half-cell đang là xu hướng hot nhất ở thời điểm hiện tại nên một nhà sản xuất chỉ phải cập nhật 1 vài thứ trong dây chuyền sản xuất để duy trì sản xuất liên tục. Hai thách thức trong việc chuyển từ việc sản xuất tấm pin dạng truyền thống (tiêu chuẩn) sang thiết kế half-cell là công đoạn cắt các tế bào quang điện và ghép chuỗi. Vì công nghệ half-cell thường sản xuất cùng với công nghệ PERC nên pin thường dễ vỡ. Cắt laser tế bào quang điện xuống vị trí giữa mà không bị nứt nó là một quá trình tinh vi. Những half-cell thường sử dụng từ 4 thanh dẫn (busbar) trở lên. Những khoảng nối tiếp các tế bào quang điện rất hẹp, việc hàn chúng theo chuỗi cần có những thiết bị chính xác. Hộp đấu nối điện (junction box) cũng là công nghệ khác  đối với các tấm pin dạng half-cell. Hầu hết các nhà sản xuất sử dụng nhiều hộp đấu nối điện với kích thước nhỏ hơn, do đó mỗi nửa tấm pin có thể có chức năng như chính nó. Mặt khác, việc sản xuất gia nhiệt, nén ép của tấm pin dạng half-cell sẽ giống như dạng tiêu chuẩn, truyền thống.

Vì tấm pin half-cell tạo ra nhiều năng lượng hơn, hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn so với dạng pin mặt trời dạng truyền thống, việc sử dụng chúng có thể tiết kiệm chi phí và thời gian cho người lắp đặt.

Theo Seber:“ Bằng cách cung cấp nhiều năng lượng hơn cho mỗi mét vuông, ta cần ít tấm pin hơn để phát ra lượng năng lượng tương tự. Điều đó có nghĩa thời gian lắp đặt nhanh hơn và cần ít linh kiện hơn như là những cái kẹp và giá đỡ – tất cả chúng đều giúp giảm chi phí tổng thể.

Genergy đã và đang là Nhà lắp đặt Uy tín sử dụng sản phẩm REC Solar, công nghệ half-cell đơn tinh thể PERC và tế bào quang điện loại n-type. Để nhận được tư vấn về điện mặt trời chất lượng. Xin vui lòng liên hệ đội ngũ Genergy.

Tran Minh