Các Tấm Pin Mặt Trời Mạnh Nhất 2022 kiến thức mới năm 2023

Trong thế giới năng lượng mặt trời, hiệu suất của pin năng lượng mặt trời từ trước đến nay là yếu tố mà hầu hết các nhà sản xuất cố gắng dẫn đầu. Tuy nhiên, một cuộc chiến mới đã xuất hiện để phát triển tấm pin mặt trời mạnh nhất thế giới, với nhiều công ty lớn nhất trong ngành công bố các tấm thế hệ tiếp theo định dạng lớn hơn với xếp hạng công suất trên 600W.

Cuộc đua cho tấm pin mặt trời mạnh nhất bắt đầu vào năm 2020 khi  Trina Solar tiết lộ tấm pin mặt trời đầu tiên có công suất 600W. Không lâu sau, tại triển lãm SNEC PV Power ở Trung Quốc, JinkoSolar  đã giới thiệu phiên bản 610W của tấm pin Tiger Pro. Cùng lúc đó, Trina Solar thông báo rằng một tấm pin 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 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 công khai xung quanh nhiều tấm pin công suất cao, hầu hết các công nghệ tế bào quang điện 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 550W 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 dưới đây.

Được thiết kế cho các hệ thống quy mô trang trại

Động lực chính để phát triển các tấm pin mặt trời lớn hơn, mạnh hơn xuất phát từ mong muốn giảm chi phí của các trang trại năng lượng 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 kWp giảm, dẫn đến chi phí tổng thể thấp hơn và giảm LCOE. Như được giải thích bên dưới, các tấm pin công suất cao mới lớn hơn nhiều so với những tấm thông thường được tìm thấy trên các mái nhà dân cư. Mặc dù vậy, những người hy vọng có được hàng chục tấm pin 600W trên sân thượng nhà bạn để có được công suất khoảng 10kW sẽ hơi thất vọng vì 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 phát điện lớn, 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 người chạy 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 nổi tiếng 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 của Hoa Kỳ như 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 khách hàng thương mại và dân cư truyền thống của mình những tấm pin hiệu quả cao. Sunpower đã tiết lộ một tấm pin 540W lớn hơn trong loạt ‘Hiệu suất 5 series’ thế hệ tiếp theo.

Tấm pin mặt trời mạnh nhất *

Hãng SX	Model	Công suất	Kích thước tế bào	Loại tế bào	Hiệu suất	Năm SX
Jolywood	JW-HD132N	700 W	210mm	N-Type HC TOPCon MBB	22,5%	Q1 2022
Huasun	Himalaya G12	700 W	210mm	N-Type HC hai mặt MBB	22,5%	Quý 2 năm 2022
Akcome	Chaser M12 132P	700 W	210mm	N-Type HC hai mặt MBB	22,5%	Quý 2 năm 2022
Trina Solar	Vertex	670 W	210mm	P-Type Mono-PERC MBB	21,6%	Quý 2 năm 2021
Risen Energy	Titan	670 W	210mm	P-Type Mono-PERC MBB	21,6%	Quý 3 năm 2021
Astronergy	Astro 6	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
Canadian Sola	HiKu7	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
Yingli Solar	Mono GG	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
Suntech	Ultra X Plus	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
Seraphim	S5 Bifacial	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
Talesun	BiPRO	670 W	210mm	Loại P HC PERC + MBB	21,6%	Q1 2022
AE Solar	Aurora	665 W	210mm	Loại P HC PERC MBB	21,4%	Quý 2 năm 2022
Jinko Solar	Tiger Pro NEO	620 W	182mm	N-Type HC TOPCon MBB	22,3%	Quý 3 năm 2021
JA Solar	Deep Blue 3.0	605 W	182mm	Loại P HC PERC MBB	21,3%	Quý 4 năm 2020 **
Q CELLS	Q.PEAK DUO XL-G11.2	590 W	182mm	Loại P HC PERC MBB	21,5%	Quý 2 năm 2022

HC = Các ô bị cắt một nửa, MBB = Nhiều thanh cái. Kích thước tối đa = cao 2,4m x rộng 1,35m.

Kích thước tấm pin mặt trời lớn hơn

Trước đây, hầu hết sự gia tăng công suất tấm pin 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 pin, nhưng yếu tố chính là kích thước tế bào quang điện mới lớn hơn đang được phát triển cùng với số lượng tế bào trên mỗi tấm pin nhiều hơn. Các định dạng và cấu hình tế bào mới này có nghĩa là các tấm pin 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 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 tấm pin có tế bào Hafl cut (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 và 144. 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 tế bào quang điện độc đáo.

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

Kích thước tế bào quang điện 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 tế bào đang được phát triển, một số kích cỡ tế bào 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 silicon mono 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 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. Để có lịch sử đầy đủ và thông tin chi tiết về các tiêu chuẩn định cỡ tấm wafer và tế bào quang điện, bài viết chi tiết này sẽ xem xét các kích thước phôi và tấm wafer khác nhau, những thay đổi công nghệ và xu hướng sản xuất xung quanh các tế bào quang điện hiện tại và tương lai.

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

Tế bào quang điện hiệu quả cao hơn

Để đạt được những xếp hạng công suất ấn tượng này, các tấm pin và tế bào không chỉ tăng kích thước mà hiệu quả sử dụng 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 – Nhiều thanh cái
• PERC / PERC + – Bộ phát thụ động và tiếp điểm phía sau
• TOPCon – Tiếp xúc thụ động Tunnel-Oxide
• Tế bào silicon loại N
• Tế bào mật độ cao – Giảm khoảng cách giữa các tế bào

Nhiều nhà sản xuất đang khám phá các cách khác nhau để tăng công suất và tăng hiệu quả hoạt động của tế bào 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 hơn

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 ruy-băng truyền thống (5BB hoặc 6BB) đang được loại bỏ nhanh chóng để thay thế cho chín thanh cái dây mỏng trở lên (9BB, 12BB). Một số nhà sản xuất như REC thậm chí đã chuyển sang 16 Busbar micro-wire trong loạt pin mặt trời Alpha mới. Các tế bào rộng hơn cũng có nghĩa là nhiều thanh cái hơn có thể phù hợp trên bề mặt tế bào với 10 hoặc 12 thanh cái cũng trở nên phổ biến hơn.

Tấm pin hai mặt có MBB cũng đang ngày càng phổ biến do sản lượng điện tăng lên bằng cách sử dụng mặt sau của pin mặt trời để đạt được công suất tăng thêm lên đến 20% hoặc 30%. Tuy nhiên, các tấm pin hai mặt thường chỉ có lợi trên các bề mặt có màu sáng như đất cát hoặc đá nhẹ được sử dụng trong các trang trại năng lượng mặt trời quy mô MW lớn ở những khu vực khô cằn hơn.

Tế bào mật độ cao

Để nâng cao hơn nữa hiệu suất bảng điều khiển và tăng công suất, các nhà sản xuất như Trina Solar đã giới thiệu các kỹ thuật để loại bỏ khoảng cách giữa các tế bào quang điện theo chiều dọc. Loại bỏ các khoảng trống dọc 2-3mm điển hình và ép các tế bào lại với nhau dẫn đến có nhiều diện tích bề mặt 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 giữa các tế bào từ khoảng 2,0mm xuống 0,5mm. Lý do cho khoảng cách này là do thanh cái ruy băng truyền thống lớn hơn yêu cầu 2.0mm + để uốn cong và kết nối phía trước và phía sau của mỗi tế bào. Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang sử dụng các thanh cái có dây nhỏ hơn nhiều đã cho phép giảm đáng kể khoảng cách này.

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 tế bào, với một phần dẹt rất mỏng uốn cong và chạy phía sau tế bào để tạo thành liên kết.

TR – Công nghệ Tiling Ribbon

Jinko Solar, hiện là nhà sản xuất tấm pin mặt trời lớn nhất thế giới, đã phát triển công nghệ 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 và sản lượng điện. Công nghệ Tiling Ribbon cũng làm giảm đáng kể lượng chất hàn cần thiết thông qua việc sử dụng các phương pháp nối nén giữa các tế bào 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 pin 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 tế bào 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 và đa tinh thể. Tế bào loại N cũng có tỷ lệ LID hoặc suy giảm do ánh sáng thấp hơn nhiều và thường không bị LeTID (suy giảm do ánh sáng và nhiệt độ tăng cao), một vấn đề phổ biến với tế bào loại P.

TOPCon hoặc 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.