Archive

Category Archives for "Tấm pin"

Hiệu suất tấm pin có thực sự quan trọng trong hệ thống điện mặt trời ?

Hiện nay trung bình hiệu suất của các tấm pin tại Việt Nam đã đạt trên 16%. Trong khi đó những ông lớn về tấm pin trên thế giới đã có cả những dòng ” siêu hiệu suất “.

LỰA CHỌN HIỆU SUẤT TẤM PIN CÓ THỰC SỰ QUAN TRỌNG ?

Chúng ta sẽ dùng từ “siêu” để diễn tả những thứ vượt trội…. hiệu suất 20% rồi 23%… Các tấm pin với công nghệ mới ra đời chỉ trong vài tháng ngắn ngủi.

Tất cả cho thấy cuộc chiến về hiệu suất và công nghệ sẽ không bao giờ có hồi kết. Chung quy cũng là mục đích của khoa học kỹ thuật hiện đại… Đó là đem lại những thứ có giá trị tốt nhất cho xã hội.

Read: Vén màn bí ẩn bảo hành hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời 

Quay trở lại với câu hỏi chạy theo hiệu tấm pin có phải là điều cần thiết bạn phải làm. Câu trả lời chỉ đơn giản là :

Không quá cần thiết phải quan tâm đến hiệu suất của tấm pin khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời hòa lưới.

Các tấm pin có hiệu suất càng cao thì kích thước vật lý của chúng sẽ giảm xuống. Giúp chúng ta lắp đặt một hệ thống công suất lớn hơn trên mái nhà có diện tích giới hạn.

Tại sao hiệu suất tấm pin không phải là lựa chọn chính của bạn

Hiệu suất tốt đi kèm với giá thành. Cùng công suất bạn sẽ phải trả một số tiền cao hơn cho hệ thống có tấm pin hiệu suất tốt hơn.

Mục đích đầu tư hệ thống điện mặt trời là thu được lượng điện năng nhiều nhất trong vòng đời của hệ thống. Sẽ có một con số khiến bạn phải để tâm hơn rất nhiều, quan trọng hơn khá nhiều lần. Đó là “suất đầu tư hệ thống” được biểu thị như sau:

Tiền đầu tư / kWh / năm

Hãy ưu tiên suất đầu tư

Cách tính toán suất đầu tư của hệ thống :

  1. Chúng ta sẽ gọi điện đến một vài công ty để yêu cầu bản báo giá hệ thống.
  2. Hãy yêu cầu người bán hàng cung cấp cho bạn lượng điện năng (kWh) dự kiến của hệ thống trong vòng 1 năm.
  3. Chia tổng chi phí đầu tư cho tổng lượng điện năng dự kiến thu được.

VD: Công ty X cung cấp báo giá 30 triệu cho hệ thống 1.5kWp, và dự kiến hệ thống tạo ra được 2440kWh/năm. Như vậy suất đầu tư sẽ là (30 triệu / 2440 kWh ) 12295 đồng/1kWh – trong năm đầu tiên.

Đây là con số quan trọng khi so sánh các hệ thống với nhau về mặt kinh tế. Tuy nhiên chúng ta cũng cần lưu ý. ” Con số này sẽ giúp chúng ta tìm ra hệ thống giá trị nhất để đầu tư khi và chỉ khi hệ thống sử dụng tấm pin và inverter hoạt động ổn định bên cạnh việc được lắp đặt đúng tiêu chuẩn “.

Vậy đâu là những tiêu chí lựa chọn một nhà cung cấp tấm pin tốt. Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu ở bài viết tiếp theo trên Solar24h.com

2

Vấn đề xảy ra khi công suất đầu vào của giàn pin lớn hơn inverter

Mỗi chủng loại inverter đều có giới hạn về công suất và các thông số định mức về điện. Chúng ta có hai lý do như sau: Thứ nhất các linh kiện cấu tạo nên inverter được thiết kế với mức công suất và ngưỡng điện áp nhất định. Thứ hai hệ thống điện tại ngôi nhà của bạn ( dây dẫn , CB bảo vệ ) cũng chỉ đáp ứng với một lượng công suất giới hạn.

Thông thường Inverter sẽ phát tối đa bằng công suất định mức của chúng. Trong khoảng thời gian nếu như công suất ngõ vào DC quá cao. Inverter sẽ đưa tăng điện áp hoạt động của giàn pin ra khỏi điểm MPPT và từ đó giảm công suất DC ở đầu vào inverter.

Do đó nếu các bạn lắp đặt giàn pin có công suất vượt quá khoảng 1.2-1.3 lần công suất của inverter. Bạn sẽ thấy biểu đồ phát điện của bạn có dạng bị chém ngang vào buổi trưa.

công suất đầu vào của giàn pin lớn hơn inverter

Trong đó phần màu xám là lượng điện năng DC đã bị mất đi. Phần màu xanh là điện năng Inverter tạo ra được.

Giàn pin hai hướng Đông và Tây có thể kết nối vào inverter 1 MPPT

hai giàn pin hướng Đông và hướng Tây vào cùng 1 MPPT ???

Liệu chúng ta có thể kết nối hai giàn pin hướng Đông và hướng Tây vào cùng 1 MPPT ???

Đa số các anh em khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời sẽ sử dụng loại string inverter. Một nhóm các tấm pin mắc nối tiếp với nhau được gọi là 1 string. Các string sẽ kết nối vào cổng input của inverter.

cấu hình 2MPPT

Ở cấu hình bên trên. Mỗi string sẽ có số lượng tấm pin khác nhau và sẽ có hướng đón nắng khác nhau. Anh em thậm chí có thể sử dụng loại tấm pin khác nhau cho mỗi string. Chúng ta có thể làm được điều này. Bởi vì mỗi ngõ vào của inverter sẽ hỗ trợ một bộ tối ưu công suất (MPPT) riêng biệt.

Đôi lúc chúng ta sẽ cần kết nối nhiều string song song lại với nhau vào một ngõ vào MPPT của inverter. Điều kiện cần thiết là các string phải có số lượng tấm pin bằng nhau, cùng từ một nhà sản xuất, chủng loại, công suất.

cấu hình 1MPPT - Hai mái Đông - Tây

Tất cả các tấm pin sẽ cần được bố trí sao cho chúng cùng một hướng đón nắng. Nếu không MPPT sẽ gặp khó khăn trong việc tối ưu công suất DC ngõ vào cho inverter. Từ đó sản lượng điện thu được bị suy giảm.

Nếu như chúng ta cần tách giàn pin với một số tấm đổ về hướng Tây. Các tấm còn lại đổ về hướng Đông. Thông thường chúng ta chia làm hai string riêng biệt và sử dụng inverter hỗ trợ 2 MPPT.

Tuy nhiên, trong một số điều kiện phù hợp. Chúng ta có thể đưa hai string ở hai hướng Đông/Tây vào inverter chỉ có 1 MPPT. Giống như ở hình ảnh phía trên ( bạn hãy tưởng tượng rằng 4 tấm pin bên trái hướng về hướng tây và 4 tấm pin bên phải hướng về hướng đông ) và chúng vẫn có hiệu suất tương đương khi hai string được kết nối vào 2 MPPT.

Tại sao bạn lại mong muốn điều này ? Hiện nay giá thành của inverter 1 MPPT thấp hơn so với inverter 2 MPPT tùy theo hãng, hoặc trong các trường hợp bạn muốn MPPT còn lại của mình sử dụng cho giàn pin quay về hướng Nam.

Trường hợp này áp dụng cho các ngôi nhà có mái nghiêng về hai hướng Đông và Tây. Ngoài ra chúng ta cũng có thể áp dụng cho các công trình lắp đặt trên sàn bê tông.

Thật sự mình ban đầu mình cũng không tin vào điều này.

Khi mình nghe được về việc kết nối hai string nằm ở hai hướng Đông và Tây vào inverter chỉ có 1 MPPT mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Mình thật sự rất hoài nghi về điều này. Lúc ấy mình đã từng nghĩ rằng ” xì… làm gì có chuyện này! làm thế nào mà hoạt động được cơ chứ ! Hai string sẽ có lượng nắng nhận được khác nhau. Và chúng lại kết nối vào cùng một ngõ vào của inverter. Mismatch sẽ xảy ra và làm giảm hiệu suất của hệ thống. Chẳng có ai sẽ làm như vậy cả….”

Nhưng mình đã tìm hiểu và …. sự thật nó có thể hoạt động được. Tuy nhiên chúng ta sẽ bị giới hạn bởi một số điều kiện bắt buộc.

Tài liệu của Dietmar

Dietmar Staudacher Nguồn ảnh : Energieinstitut Vorarlberg

Mình đã tìm thấy tài liệu” Efficient East-West Orientated PV Systems With One MPP Tracker.” của Dietmar. Người đã làm việc và nghiên cứu về lĩnh vực điện năng lượng mặt trời hơn 20 năm.

Tài liệu đã được phát hành cách đây khoảng 10 năm. Sau 10 năm công nghệ của ngành điện mặt trời đã không ngừng phát triển. Tuy nhiên những kết luận của Dietmar vẫn đúng cho đến ngày hôm nay.

Về cơ bản – Tại sao chúng ta nghĩ rằng hai string hướng Đông/Tây kết nối vào 1MPPT là ý tưởng tồi ???

Việc kết nối hai string hướng Đông/Tây cùng kết nối vào một ngõ vào của inverter là một ý tưởng xem chừng điên rồ. Khi mà mặt trời chiếu sáng, hai string sẽ có lượng ánh sáng thu được khác nhau và chúng sẽ làm giảm hiệu suất thu được của toàn hệ thống.

Tuy nhiên, thực tế chúng ta hoàn toàn có thể làm điều này. Khi lắp đặt đúng yêu cầu kỹ thuật, sự khác biệt về cường độ ánh sáng giữa hai string là không quá lớn. Bên cạnh đó chúng ta sẽ có một vài lợi thế để bù lại cho hiệu ứng mismatch. Tuy nhiên sau đây là những điều kiện bắt buộc bạn phải tuân thủ:

  1. Hai string phải cùng số lượng tấm pin.
  2. Mái Đông và Tây có độ nghiêng thấp.
  3. Hai mái phải gần như chính Đông / chính Tây.
  4. Vị trí lắp đặt các tấm pin phải hoàn toàn không bị đổ bóng.

Các tấm pin phải cùng chủng loại

Ngay cả khi các tấm pin được mắc nối tiếp với nhau chúng cũng phải cùng một chủng loại. Nguyên nhân là để tránh “tấm pin có công suất thấp nhất sẽ kéo công suất của các tấm pin còn lại về bằng với nó”. Đương nhiên tổng số lượng tấm pin lắp đặt sẽ là số chẵn, trừ khi bạn có thể cắt đôi tấm pin…

Các tấm pin cần đặt trên mái có độ nghiêng thấp

Độ nghiêng của hai mái càng thấp, lượng ánh sáng nhận được sẽ đồng đều hơn, Mismatch từ đó cũng sẽ được cải thiện. Để tối thiểu hóa mismatch, hai string sẽ cần có cùng độ nghiêng. Trong tài liệu của Dietmar Staudacher anh ta đã để các tấm pin nghiêng khoảng 15 độ.

Thông thường các giàn pin sẽ được khuyến nghị nghiêng ít nhất 10 độ. Điều này giúp cho giàn pin có khả năng tự làm sạch vào những ngày trời mưa.

Hai string cần hướng về chính Đông/Chính Tây

Các tấm pin cần được đặt hướng về phía Chính Đông/ Chính Tây, nếu lệch hai vị trí này. Ảnh hưởng của Mismatch sẽ tăng dần làm giảm hiệu suất phát điện của hệ thống.

Hai string Đông/Tây vào 1 MPPT sẽ có thể đạt đến trên 99% công suất ngõ ra như khi sử dụng 2 MPTT riêng biệt.

Trong tài liệu của Dietmar, anh đã phát hiện ra hệ thống 2 string Đông/Tây kết nối vào 1MPPT chỉ kém 1% so với hiệu suất của hệ thống sử dụng 2 MPPT riêng biệt. Điều này bởi vì hai string hướng chính diện về hướng Tây và hướng Đông do đó đã giúp tối thiểu hóa Mismatch trên giàn pin.

Hệ thống sẽ hoạt động bình thường

Khi các bạn lắp đặt thỏa mãn các điều kiện thì hệ thống hai string hai hướng Đông/Tây kết nối vào inverter 1 MPPT sẽ đạt trên 98% hiệu suất so với inverter 2 MPPT.

Nếu như mái nhà của bạn nghiêng theo nhiều hướng khác nhau và bị ảnh hưởng nhiều bởi che bóng. Micro Inverter sẽ là một sự lựa chọn hợp lý hơn cho bạn. Khi mà chúng sẽ tối ưu trên từng tấm pin. Do đó bạn sẽ không lo lắng về hiệu ứng gây suy giảm công suất trên cả string như string inverter.

Điện năng lượng mặt trời phát xuất từ đâu trong quá khứ ?

Các tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra điện năng thông qua ” Hiện tượng quang điện”. Một hiện tượng vật lý được tìm ra vào năm 1839 bởi Edmon Becquerel, một nhà vật lý người Pháp. Ông đã phát hiện ra rằng có một số loại vật liệu sẽ tạo ra điện năng khi chúng tiếp xúc với ánh sáng.

Nguyên lý về điện năng lượng mặt trời

Edmond Becquerel, cha đẻ của tấm pin năng lượng mặt trời. Ảnh : Solaric

Hiện tượng này được tao bằng cách sử dụng hai lớp vật liệu bán dẫn đặt tiếp xúc với nhau. Một lớp bị thiếu hụt các electron. Khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, lớp vật liệu silic sẽ hấp thu photon. Quá trình này sẽ giúp sản sinh các electron. Các electron sẽ di chuyển sang lớp vật liệu còn lại và tạo ra dòng điện.

Loại vật liệu bán dẫn thường được sử dụng để tạo nên các cell là silic. Chúng được cắt thành những tấm rất mỏng với tên gọi là wafer. Một lượng wafer sẽ được pha chế thêm các các tạp chất, từ đó khiến cho cho chúng mất trung hòa về điện tích. các wafer sau đó sẽ được liên kết lại với nhau để tạo thành một cell năng lượng mặt trời. Trên bề mặt tấm cell là hệ thống lưới đồng với kích thước rất nhỏ để thu thập các electron tạo ra.

Khi các photon chạm vào bề mặt tấm pin. Lúc này có 3 khả năng sẽ xảy ra. Chúng được hấp thụ bởi cell, phản xạ ngược trở lại hoặc đi qua bề mặt cell.

Khi một photon được hấp thụ bởi cell, dòng điện sẽ được tạo ra. Số lượng photon càng lớn ( cường độ ánh sáng mạnh hơn ) dòng điện tạo ra bởi cell sẽ tăng lên.

Nguyên lý về điện năng lượng mặt trời

Cell năng lượng mặt trời (Nguồn: pv-tech.org)

Cell năng lượng mặt trời tạo ra nhiều điện năng nhất vào những ngày trời nắng. Tuy vậy, chúng vẫn tạo ra điện năng vào những ngày trời mây. Thậm chí một số dự án có thể tạo ra một lượng điện năng rất nhỏ vào những đêm trăng sáng.

Mỗi cell sẽ chỉ tạo ra được một lượng điện năng khá nhỏ. Do đó các cell sẽ được kết nối lại với nhau và tạo thành các tấm pin năng lượng mặt trời. Giúp tạo ra lượng công suất lớn để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng của chúng ta.

Tấm pin năng lượng mặt trời ( Nguồn : Amazon.com )

Liệu các tấm pin năng lượng mặt trời có tái chế được không ?

Bất kỳ ai khi sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời đều nhận ra được những lợi ích tuyệt vời với nguồn năng lượng vô tận của vũ trụ. Nguồn năng lượng sạch từ mặt trời giúp giảm lượng khí thải nhà kính, chi phí bảo trì hệ thống khá thấp so với các phương pháp sản xuất điện năng khác như thủy điện hoặc nhiệt điện. Điều mà các chuyên gia về năng lượng ít khi để tấm đến đó là những gì xảy ra với tấm pin năng lượng mặt trời vào cuối vòng đời của chúng.

Vào đầu năm 2018. Tại Mỹ đã có khoảng 53GW điện năng lượng mặt trời được lắp đặt. Giả sử mỗi tấm pin có công suất khoảng 250W, tổng trọng lượng của tất cả các tấm pin lắp đặt sẽ lên đến con số cực kỳ đáng nể 44.5 triệu tấn.

Với nền công nghiệp định hướng phát triển bền vững như hiện nay, chúng ta cần có giải pháp để tái chế các tấm pin năng lượng mặt trời đã hết thời hạn sử dụng.

Tỉ lệ các thành phần cấu tạo nên tấm pin năng lượng mặt trời

Tỉ lệ các thành phần cấu tạo nên tấm pin năng lượng mặt trời. Nguồn ảnh : GreenMatch.com

Quy trình tái chế các tấm pin năng lượng mặt trời

Vậy liệu chúng ta có thể tái chế các tấm pin năng lượng mặt trời ? Câu trả lời ngắn gọn là có. Các tấm pin năng lượng mặt trời được cấu tạo chủ yếu từ kính, nhựa và nhôm : ba loại vật liệu có thể tái chế lại với số lượng lớn.

Mặc dù có thể tái chế , nhưng quá trình xử lý vật liệu đòi hỏi kỹ thuật và các máy móc tiên tiến. Quá trình tái chế các tấm pin năng lượng mặt trời có thể trải qua các bước như sau:

  1. Tháo gỡ phần khung nhôm ( tái sử dụng 100% )
  2. Tách lớp kính ( tái sử dụng 95% )
  3. Quá trình xử lý ở nhiệt độ 5000 C giúp các phần nhựa nhỏ được tách ra khỏi lớp cell một cách dễ dàng hơn.

4. Làm sạch và nung nóng chảy các tấm wafer thành vật liệu có thể tái sử dụng ( tái sử dụng 85% )

Các cột mốc của WEEE.

Các cột mốc của WEEE. Nguồn ảnh : CIWM Journal

Với việc các thị trường Châu Âu đã lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời từ những năm 1990 trở lại đây. Động lực này đang thúc đẩy thị trường tái chế tấm pin trên đà phát triển. Chỉ thị về tái chế các thiệt bị điện và điện tử (WEEE – Waste Electrical and Electronic Equipment ) của hiệp hội các quốc gia ở Châu âu đã giúp tìm ra một đơn vị có tên gọi là ” PV Cycle ” để xây dựng một cơ sở hạ tầng phục vụ tái chế các tấm pin năng lượng mặt trời. Dưới đây là quy trình tái chế trong nhà máy của “PV Cycle”.

Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ tồn tại trên 25 năm và giúp chúng ta giảm lượng khí thải nhà kính. Tuy nhiên sự thành công thực sự của ngành năng lượng mặt trời đó là chúng ta có thể tái chế tấm pin trở lại các nguyên liệu thô để tái sử dụng.

Nguồn : CIVICsolar

[Điện mặt trời tiêu chuẩn IEC ] Bảo vệ an toàn điện cho hệ thống điện mặt trời – Phần 1

Tấm pin năng lượng mặt trời có hai đặc trưng cơ bản đó là chúng tạo ra năng lượng điện một chiều (DC) và luôn phát ra điện khi bề mặt tiếp xúc với ánh sáng. Cường độ dòng điện ngắn mạch của tấm pin là quá thấp ( đa phần chỉ nhỉn hơn một chút so với dòng điện hoạt động định mức của chúng ) để khiến các thiết bị bảo vệ nhận ra. Những phương pháp bảo vệ mà chúng ta thường sử dụng thông thường lại ít khi được áp dụng cho các tấm pin. Do các tấm pin sẽ được lắp đặt ở ngoài trời và trên mái nhà nên sẽ cần có những điểm lưu ý quan trọng để chống hiểm họa về hỏa hoạn.

Bảo vệ chống giật điện

Bảo vệ chống giật điện mặt trời

Nguồn ảnh : womenyoushouldknow.net

Tiêu chuẩn IEC 60364-7-712 quy định rằng các hệ thống giàn pin mặt trời với điện áp Uoc Max ( điện áp hở mạch tối đa của giàn pin ) nếu lớn hơn 120VDC thì sẽ cần trang bị dây dẫn có hai lớp cách điện, với mục đích bảo vệ chống giật.

Các thiết bị đóng cắt như cầu chì hoặc CB ở phía DC không thể bảo vệ chống giật do chúng sẽ không thể ngắt được việc phát điện DC trên các tấm pin.

Các thiết bị bảo vệ quá dòng thật sự chỉ bảo vệ các cell của tấm pin khỏi dòng trả ngược và bảo vệ dây dẫn không bị quá tải.

Hiểm họa về hỏa hoạn : Bảo vệ khỏi hiệu ứng nhiệt.

Thông thường sẽ có 3 trường hợp có thể dẫn đến nhiệt độ tăng cao bất thường và gây hỏa hoạn trên giàn pin năng lượng mặt trời : Hư hỏng cách điện, dòng trả ngược của các string khác về tấm pin và khi dây dẫn hoặc thiết bị bị quá tải.

1.Phát hiện sự cố hư hỏng cách điện của dây dẫn

Việc sử dụng dây dẫn hai lớp cách điện là phương pháp tránh điện giật tuy nhiên chúng chưa hoàn toàn loại trừ được điều này. (giả sử các trường hợp cách điện bị hư hỏng, dây dẫn bị trầy lớp cách điện… ). Hư hỏng cách điện DC sẽ có khả năng gây ra hồ quang rất khó dập tắt so với hồ quang của điện AC.

Hồ quang DC

Nguồn ảnh : solarprofessional.com

Các dây dẫn DC cần được đảm bảo được cách ly so với đất.

a. Khi không có cách ly về điện giữa bên AC và DC ( Inverter Transformerless )

  • Không được phép nối đất một cực của giàn pin
  • Thiết bị bảo vệ bên phía AC được sử dụng để phát hiện sự cố hư hỏng cách điện

b. Khi có sự cách ly về điện giữa bên AC và DC ( Inverter Transformer )

  • Thiết bị bảo vệ quá dòng ( phát hiện sự cố hư hỏng cách điện ) sẽ được dùng để ngắt dây trung tính khi có sự cố xảy ra.. Nếu công nghệ tấm pin yêu cầu nối đất một cực của giàn pin ( Tấm pin Thin Film sử dụng Amorphous Silicon )
  • Thiết bị giám sát cách điện của giàn pin sẽ được sử dụng nếu công nghệ tấm pin yêu cầu nối đất một cực của giàn pin.
  • Thiết bị giám sát cách điện của giàn pin vẫn sẽ được sử dụng nếu công nghệ tấm pin không yêu cầu nối đất một cực của giàn pin.

Khi sự cố hư hỏng cách điện xuất hiện. Inverter sẽ ngưng hoạt động và ngắt kết nối phía AC. Nhưng sự cố vẫn còn tiếp diễn bên phía DC và điện áp giữa hai cực DC là điện áp hở mạch của giàn pin khi mà tấm pin vẫn còn được chiếu sáng.

Trường hợp này không được phép để kéo dài và cần được phát hiện ngay để xử lý sự cố. Nếu không khi cực còn lại của giàn pin khi bị hư hỏng cách điện sẽ tạo thành dòng điện vòng đi đến cực bị hư cách điện trước đó. Dòng điện chạy sẽ theo phần khung giàn và dây PE của giàn pin. Điều này sẽ làm cho các thiết bị bảo vệ hoạt động sai lệch và rất nguy hiểm cho người bảo trì cũng như vận hành hệ thống.

2.Bảo vệ tấm pin khỏi dòng trả ngược

Hình 1. Dòng trả ngược về điểm xảy ra sự cố hư hỏng cách điện ( màu xanh lá cây )

Ngắn mạch bên trong tấm pin, hư hỏng dây dẫn và các sự cố tương tự có thể dẫn đến dòng trả ngược từ các string về tấm pin. Điều này xảy ra do sự chênh lệch điện áp hở mạch giữa các string khi chúng mắc song song với nhau. Dòng điện sẽ chạy từ các string về điểm xảy ra sự cố thay vì đi về inverter và tạo ra điện năng AC. Dòng điện trả ngược có thể dẫn đến hiểm họa tăng đột ngột nhiệt độ và gây cháy các tấm pin. Khả năng chịu đựng của các tấm pin sẽ cần được test dựa trên tiêu chuẩn IEC 61730-2 và nhà sản xuất sẽ cần cung cấp giá trị dòng điện trả ngược tối đa (IRM) mà tấm pin có thể chịu đựng được.

Dòng điện trả ngược về điểm sự cố =  Tổng dòng điện của các string còn lại.

Chúng ta cần bảo vệ quá dòng cho string nếu như số lượng string tạo ra dòng trả ngược đủ lớn khiến tấm pin bị hư hỏng :

1.35 IRM < (Ns -1) ISC MAX

Với :

  • IRM là giá trị dòng trả ngược tối đa của cell được định nghĩa theo tiêu chuẩn IEC- 61730
  • Ns là tổng số string

Nguồn : Electrical Installtion Guide 2018

Tấm pin công nghệ PERC là gì ?

Công nghệ PERC là viết tắt của Passivated Emitter and Rear Cell. PERC giúp cải thiện hiệu suất của tấm pin bằng cách cho phép các electron di chuyển dễ dàng hơn dồng thời tăng độ phản xạ ánh sáng mặt sau của cell pin mặt trời.

Hiện tại, khoảng 1/4 các tấm pin mặt trời sản xuất mới là PERC và con số này có thể đạt tới 50% vào năm 2020. Công nghệ PERC tăng khá ít chi phí sản xuất tấm pin nhưng lại giúp cải thiện hiệu suất của chúng lên khoảng 1%.

Cell Pin mặt trời hoạt động như thế nào ?

Hầu hết các tấm pin mặt trời sử dụng các tế bào loại P trong khi một số tấm pin hiệu suất cao với chi phí cao hơn sử dụng các loại tế bào N.

Khi ánh sáng chiếu vào các nguyên tử silicon trong cell pin mặt trời. Nó tạo các electron tự do. Những electron này tích điện âm và các nguyên tử mất electron trở nên tích điện dương. Electron và lỗ trống sẽ có khuynh hướng kết hợp lại với nhau để trung hòa điện tích. Vì sự trung hòa điện tích giúp cho các nguyên tử đạt được tính bền vững cao hơn.Tuy nhiên cấu tạo của Cell sẽ làm tập trung các electron ở một bên và không thể đi đến vị trí các lỗ trống ở một bên khác.

Với các cell loại P (loại cell phổ biến nhất hiện nay). Lớp nền của cell có điện tích dương và bề mặt là điện tích âm. Lớp silicon ở bề mặt trên cùng nơi các electron tập hợp được gọi là cực phát. Vì các electron âm ở trên cùng bị chặn không đi đến các lỗ trống mang điện tích dương bên dưới. Vì thế chúng đi qua một lưới dây dẫn mảnh ( busbar ) trên bề mặt cell và tiếp tục di chuyển cho đến khi chúng đến lớp nền của tấm pin . Khi các electron di chuyển chúng cung cấp điện năng để chúng ta sử dụng thắp sáng đèn, máy tính xách tay, Inverter điện mặt trời và nhiều tính năng khác.

Nhưng nếu các electron và lỗ trống kết hợp lại ở các vị trí nằm phía dưới busbar, trên bề mặt hoặc dưới lớp nền của cell. Nó sẽ làm giảm điện áp và giới hạn công suất phát của cell. Hiệu ứng này có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng lớp thụ động hóa (Passivated), đó là những gì viết tắt trong chữ cái đầu tiên của PERC.

P có nghĩa là thụ động hóa (Passivated)

Thụ động hóa tạo ra là quá trình tạo ra một lớp vật liệu oxy hóa. Lớp này nằm dưới các busbar của cell và thường là oxit nhôm. Ở lớp nền của cell nó là oxit nhôm hoặc oxit silic, tiếp theo là một lớp silicon nitride.

Ở mặt sau của cell, các cực kim loại vẫn cần chạm vào phần silicon của cell. do đó người ta sử dụng tia laser để cắt các lỗ trên lớp thụ động ở mặt sau để đưa cực kim loại vào.

Lớp thụ động giúp cho tấm pin nhận được nhiều ánh sáng hơn

Giúp các electron di chuyển tốt hơn chưa phải là lợi thế duy nhất của lớp thụ động. Nó cũng làm tăng lượng ánh sáng phản chiếu từ đáy cell. Khi ánh sáng chạm vào một nguyên tử silicon và tạo ra một electron tự do trên đường đi vào cell. Cell sẽ có thể tạo ra electron thứ hai khi ánh sáng đập ngược trở lại trên đường phản xạ.

công nghệ PERC

Nguồn ảnh: solarquotes.com.au

Hầu như tất cả các cell pin mặt trời đều có một lớp phản chiếu ở đáy thường là nhôm. Nhưng vì chỉ số khúc xạ của silic cao hơn thủy tinh nên độ phản xạ thu được khoảng 89% không cao như một chiếc gương bằng nhôm thông thường. Việc đặt lớp thụ động với chỉ số khúc xạ thấp hơn giữa silicon và nhôm có thể tăng độ phản xạ gần với mức tối đa lên đến 98%. Điều này giúp tăng hiệu suất phát điện của tấm pin năng lượng mặt trời.

Suy thoái cảm ứng ánh sáng (LID) có thể lớn hơn

Suy thoái cảm ứng ánh sáng hoặc LID làm giảm hiệu suất của các tấm pin mặt trời loại P khoảng 3% (VD: tấm pin 17% sẽ suy giảm 17-17×0.03=16.5%) sau vài ngày đầu tiên khi tấm pin hoạt động ở ngoài trời. Đối với các tấm pin PERC, LID có thể làm hiệu suất suy giảm nhiều hơn, nhưng chưa đủ để loại bỏ các lợi ích của PERC.

LID có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng pin mặt trời loại N. Nhưng chúng đắt hơn so với các tấm pin loại P.

Các tấm pin mặt trời PERC xuất hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 2012 nhưng phải mất vài năm sau các nhà sản xuất mới hoàn thiện quy trình và giảm chi phí sản xuất. Trong một hai năm vừa qua tấm pin PERC đã thực sự đã có bước chuyển mình lớn. Hiện tại có lẽ 1/4 tấm pin mới được sản xuất sử dụng công nghệ PERC. Con số này dự kiến có thể đạt đến 50% vào năm 2020.

Đừng quá đặt nặng công nghệ PERC

Mặc dù PERC làm tăng hiệu suất các tấm pin và đang trở nên phổ biến hơn. Nhưng bạn không cần phải quá lo lắng về việc liệu các tấm pin của bạn có phải là PERC hay không.

Có những điều quan trọng hơn bạn cần phải cân nhắc khi chọn tấm pin mặt trời như sau:

  • Các tấm pin có nằm trong danh sách Tier-1 hoặc là sản phẩm của một nhà sản xuất đáng tin cậy?
  • Tấm pin sẽ được bảo hành trong bao lâu?
  • Các tấm pin có các tính năng đặc biệt như tối ưu hóa từng tấm pin hay khả năng tối ưu các cell riêng biệt khi bị che bóng ?

Cong nghệ tối ưu cell

Nguồn ảnh : mcelectrical.com.au

Hiệu suất của các tấm pin chỉ thật sự quan trọng khi bạn có một không gian mái hạn chế hoặc bạn muốn để dành các khoảng không gian trống và sử dụng chúng trong tương lai.

[Video]So sánh phóng điện DC và AC

Mục đích của video mình sưu tầm này là giúp các bạn hình dung sự nguy hiểm của điện áp giàn pin năng lượng mặt trời.

Hồ quang do điện áp DC gây ra có độ nguy hiểm cao hơn rất nhiều so với hồ quang điện áp xoay chiều AC. Khi hồ quang DC xuất hiện gây sụt áp lớn trên hệ thống, bạn hãy quan sát đồng hồ VOM khi hồ quang DC bắt đầu xuất hiện.

[Điện mặt trời tiêu chuẩn IEC ] – Tấm pin năng lượng mặt trời

[Điện mặt trời tiêu chuẩn IEC ] - Tấm pin năng lượng mặt trời

Hình 6. Tấm pin Canadian Solar CS6K-270P

Một tập hợp nhiều cell PV sẽ giúp tăng điện áp và dòng điện. Để tối ưu hóa các đặc tính về điện, các tấm pin sẽ được tạo thành từ các cell có đặc điểm điện tương tự nhau.

Mỗi tấm pin cung cấp điện áp vài chục volt được phân loại theo công suất với đơn vị công suất đỉnh Wp (Watt Peak). Đây là công suất được tạo ra bởi một bề mặt diện tích một mét vuông tiếp xúc với bức xạ 1000 W / m2 ở 25 ° C. Tuy nhiên, các tấm pin giống hệt nhau vẫn có thể tạo ra các mức công suất khác nhau.

Hiện nay, tiêu chuẩn IEC chỉ định sai số công suất là 3%. Các tấm pin có công suất 270 Wp bao gồm tất cả các tấm pin có công suất từ ​​262 Wp (270 -3%) đến 278 Wp (270 + 3%). Do đó, cần phải so sánh hiệu quả của chúng được tính bằng cách chia công suất của chúng (W / m²) cho 1000 W / m2.

Ví dụ: đối với tấm pin 270 Wp với diện tích bề mặt là 1.6368m² [1], công suất cực đại là 270 / 1.6368 là 165 Wp / m2. Do đó hiệu quả của mô-đun này là: 165/1000 = 16.5%.
Ghi chú: Các nhà sản xuất có thể có giới hạn dung sai sản xuất khác nhau theo tiêu chuẩn của quốc gia (ví dụ: JISC8918 của Nhật Bản chỉ định ± 10%). Vì vậy chúng ta chú ý luôn kiểm tra catalogue sản phẩm về các giá trị dung sai công suất của tấm pin.

[Điện mặt trời tiêu chuẩn IEC ] - Tấm pin năng lượng mặt trời

Hình 7. Thông số kỹ thuật của tấm pin CS6K-270P. Nguồn: Canadian Solar

Khi các cell được gắn nối tiếp với nhau, một hiện tượng làm phá hủy tấm pin được gọi là Hot Spot có thể xảy ra nếu một trong các cell bị che bóng. Dòng điện đi qua nó có thể phá hủy cell. Do đó các nhà sản xuất sử dụng diode bypass để tránh dòng điện chạy qua cell bị che bóng. Diode Bypass nằm trong hộp nối phía sau tấm pin và cho phép 18 đến 22 cell kết nối song song với nó tùy thuộc vào nhà sản xuất. Các tấm pin này sau đó được kết nối thành chuỗi để đạt được mức điện áp yêu cầu. Chúng hình thành chuỗi các tấm pin hoặc “String”. Sau đó các string được kết nối song song để đạt được mức công suất cần thiết. Từ đó tạo thành một giàn pin năng lượng mặt trời. Vì ngày càng có nhiều nhà sản xuất tấm pin trên thế giới. Chúng ta cần phải xem xét các lựa chọn khác nhau một cách cẩn thận khi lựa chọn sản phẩm. Người lắp đặt hệ thống cũng nên:

  • Đảm bảo tương thích về các thông số kỹ thuật điện với các thành phần khác của hệ thống (điện áp đầu vào của Inverter).
  • Đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật.
  • Chọn nhà cung cấp có khả năng kinh doanh lâu dài để đảm bảo rằng các tấm pin bị lỗi có thể được thay thế vì chúng cần phải giống hệt với các tấm pin cũ đã được lắp đặt. Điểm cuối cùng này rất quan trọng vì các nhà cung cấp chịu trách nhiệm bảo hành các sản phẩm của họ.

Các công nghệ khác nhau hiện đang được sử dụng để sản xuất quang điện máy phát điện. Chúng được chia thành hai loại: tấm pin tinh thể silicon và tấm pin Thin-film

Tấm pin tinh thể silicon

Có hai loại chính của Tấm pin tinh thể silicon: đơn tinh thể (Mono) và đa tinh thể (Poly). Các tấm pin đơn tinh thể hiện đang có ưu thế về hiệu suất và giá thành khá cao.

Hiệu suất của tấm pin đa tinh thể thấp hơn so với đơn tinh thể. Chúng được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt là trong khu dân cư và các ngành dịch vụ.

Các tấm pin này có tuổi thọ hơn 20 năm. Chúng sẽ có sự suy giảm hiệu suất theo thời gian (<1% mỗi năm) nhưng vẫn tiếp tục sản xuất điện năng. Ngoài ra chúng ta còn có tấm pin Bifacial có sẵn hai mặt kính trong suốt. Tấm pin thủy tinh Tedlar hoặc Teflon có giá thấp hơn nhưng là loại kính mờ.

Tấm pin thin-film

Nghiên cứu mở rộng hiện đang được thực hiện trên các tấm pin thin-film. Dự kiến hiệu suất của chúng sẽ tăng từ 6 đến 8% trong những năm tới. Tấm pin thin-film có giá rẻ và thích hợp cho các khu vực rộng lớn. Tấm pin thin-film có 3 loại chính xếp theo thứ tự hiệu suất tăng dần:

  • a-Si – màng mỏng hoặc silic vô định hình
  • CdTe (cadmium Telluride)
  • CIS (đồng indium selenide)

Nguồn : Electrical Installation Guide 2018

Bao lâu vệ sinh và cách vệ sinh giàn pin mặt trời như thế nào ?

Chúng ta đã từng có một bài viết về vấn đề vệ sinh giàn pin mặt trời này tại đây

Tuy vậy câu trả lời ngắn gọn là: Bạn có thể sẽ không bao giờ cần vệ sinh giàn pin. Các tấm pin sẽ tự làm sạch trong những ngày trời mưa.

Bao lâu vệ sinh và cách vệ sinh giàn pin mặt trời như thế nào?

Các trường hợp ngoại lệ :

1. Nếu giàn pin của bạn đặt phẳng hoàn toàn.

2. Bạn sống ở một khu vực có khí hậu rất khô và nóng.

3. Giàn pin bị bẩn do rêu bám, phân chim…

Nếu sản lượng điện mặt trời của bạn giảm – rất có thể giàn pin đang cần được vệ sinh. Cách tốt nhất để xác định vấn đề này là chúng ta tiến hành kiểm tra trực quan giàn pin.

Cảnh báo an toàn

Hệ thống năng lượng mặt trời tạo ra điện áp cao có thể gây chết người. Hãy thuê những người chuyên làm công việc này giúp bạn. Tránh vệ sinh giàn pin khi bạn không có kiến thức về an toàn điện hoặc vệ sinh trên khu vực mái cao, hiểm trở…

Các dụng cụ cần thiết khi vệ sinh tấm pin bao gồm xà bông rửa chén và nước để loại bỏ bụi bẩn. Tương tự như khi bạn rửa xe ôtô vậy.

Về tần suất, chúng ta chỉ cần vệ sinh giàn pin khoảng 1 năm 1 lần (Trừ khi giàn pin của bạn 40 kiếp trước là một ông thợ săn chuyên bắn giết chim 🙂 ).

1 2 3
>