Những tấm pin năng lượng mặt trời silicon được đánh giá là được sử dụng rộng rãi. Bên cạnh đó, tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng cũng khá nổi trội trong phân khúc giá rẻ. Nhà sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng First Solar đang mở rộng nhà máy sản xuất tại Việt Nam và sẽ xây dựng một cơ sở 1,2 GW mới ở Ohio để đáp ứng nhu cầu quy mô tiện ích.
Dự kiến 500 việc làm tại Hoa Kỳ sẽ hỗ trợ sản xuất module Series 6 mới của công ty, module này có kích thước và công suất để cạnh tranh với những tấm pin mặt trời silicon truyền thống. Liệu những tấm pin màng mỏng này sẽ được phát triển trong tương lai?
Nguồn: Fraunhofer
Các loại pin năng lượng mặt trời màng mỏng
Một tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng được làm bằng các màng mỏng của chất bán dẫn lắng đọng trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại. Các màng này rất mỏng, thường mỏng hơn 20 lần so với các tấm pin silicon. Điều này làm cho các tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng nhẹ hơn. Nếu các tế bào màng mỏng được bọc bằng nhựa, sản phẩm có thể đủ dẻo để đúc thành hình dạng mái nhà. Khi sử dụng kính, các tấm pin màng mỏng cứng hơn và nặng hơn.
Có ba cách phân chia màng mỏng phổ biến: silicon vô định hình (a-Si), cadmium telluride (CdTe), và đồng indium gallium selenide (CIGS) hoặc CIS không chứa gallium.
- a-Si là công nghệ màng mỏng lâu đời nhất. Nó sử dụng sự lắng đọng hơi hóa học để đặt một lớp silicon mỏng lên kính, nhựa hoặc đế kim loại. Nó không độc hại, hấp thụ nhiều dải quang phổ ánh sáng và hoạt động tốt trong ánh sáng yếu nhưng mất hiệu quả nhanh chóng. Máy tính bỏ túi và máy tính bàn sử dụng tế bào a-Si và PowerFilm sản xuất các sản phẩm năng lượng mặt trời di động. Hiệu suất cao nhất được ghi lại đối với a-Si là 13,6%.
- CdTe là công nghệ năng lượng mặt trời màng mỏng phổ biến nhất. Cadmium và tellurium là một kim loại hiếm được lắng đọng trên thủy tinh. Năm 2016, First Solar đạt kỷ lục thế giới về hiệu suất pin của CdTe là 22,1%, mặc dù các module của nó trung bình là 17%. Module Series 6 nên tạo ra 420 W và module Series 4 đạt cao nhất khoảng 100 W.
- Các module CIS và CIGS thường được sản xuất bằng cách sử dụng đồng bay hơi hoặc đồng lắng đọng. Đồng, indium, selende và đôi khi gali được lắng đọng trên chất nền ở các nhiệt độ khác nhau để trộn lẫn với nhau. Solar Frontier có kỷ lục về hiệu suất tế bào CIS 22,9%, trong khi các module đầy đủ của nó trung bình thấp hơn và đạt đỉnh ở mức 180W. Module màng mỏng CIGS linh hoạt của MiaSolé có hiệu suất trung bình là 16,5% và có thể đạt đỉnh ở 250 W.
- So sánh, module c-Si 60-cell có công suất trung bình từ 250 đến 350 W với hiệu suất cao hơn gần 18 hoặc 19%, với các nhãn hiệu hiệu suất cao hoạt động tốt hơn nữa. Người ta sẽ cần nhiều module màng mỏng hơn và nhiều diện tích hơn để tạo ra công suất tương tự như một nhóm c-Si nhỏ hơn. Các module silicon tinh thể đáng tin cậy hơn đối với phần lớn thị trường năng lượng mặt trời và đó là lý do tại sao chúng là sự lựa chọn hàng đầu.
Nguồn: Fraunhofer
Thị trường pin năng lượng mặt trời màng mỏng
Không có thương hiệu pin năng lượng mặt trời màng mỏng nào có thể giành được thị phần của tấm pin mặt trời silicon tại Hoa Kỳ. First Solar đang mở rộng sản xuất CdTe vì họ dự đoán trong tương lai những tấm pin này sẽ thống trị trên toàn cầu.
Các module CIGS của MiaSolé ban đầu được thiết kế cho các mái nhà thương mại, nhưng kể từ đó, công ty đã phân nhánh sang các thị trường mới nổi như vận tải và xe tải thương mại. Khi nói đến các ứng dụng năng lượng mặt trời, điểm tốt nhất của MiaSolé là trọng lượng nhẹ của nó. Theo MiaSolé cho rằng đang theo đuổi thị trường tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng và sẽ thực hiện những điều mà tấm pin mặt trời silicon không làm được.
Nhà sản xuất CIGS Sunflare cũng làm việc với các thị trường năng lượng mặt trời như giao thông vận tải, hàng hải. Công ty đã và đang làm việc để cải thiện quy trình sản xuất tại các nhà máy của mình ở Thụy Điển và Trung Quốc để tăng cường áp dụng công nghệ màng mỏng. Các tế bào Sunflare CIGS được đặt trên một đế thép không gỉ được bao bọc giữa các tấm polyme. Mỗi ô Sunflare được sản xuất riêng lẻ, vì vậy công ty có thể sản xuất nhiều kích thước module khác nhau, mặc dù kích thước truyền thống với module c-Si 60 ô.
Giám đốc kinh doanh của Sunflare cho biết: “Với quy trình sản xuất CIGS độc quyền mới của chúng tôi, Sunflare đã loại bỏ các vấn đề của quá khứ. Mặc dù CIGS đã tồn tại nhưng Sunflare vẫn đang ở giai đoạn đầu của vòng đời công nghệ này. Chúng tôi hy vọng sẽ có những cải tiến đáng kể. Theo thời gian, chúng tôi kỳ vọng hiệu suất sẽ tăng lên, đặc biệt là ở những khu vực mà CIGS luôn có lợi thế, chẳng hạn như khả năng thu sáng yếu và hệ số nhiệt độ tốt hơn. ”
Solar Frontier đã đạt được thành công về quy mô tiện ích với màng mỏng CIS. Nếu chủ nhà có mái che không chướng ngại vật và bóng râm, c-Si sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn với sử dụng ít tấm pin hơn. Về quy mô kinh tế, công ty sẽ tiếp tục đẩy mạnh ngành màng mỏng này khi các công ty cố gắng cải thiện sản lượng điện và hiệu suất. Phương châm của công ty là “Mobile energy now” (năng lượng di động) và bất kỳ nơi nào cũng sẽ có năng lượng kể cả trên ô tô hay những thiết bị khác.
Xem thêm: Hướng dẫn chọn tấm pin năng lượng mặt trời
Tóm lại, những tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng sẽ được phát triển mạnh hơn nữa và sẽ chiếm vị trí nhất định trong ngành công nghiệp mặt trời này trong tương lai.