Nguyên liệu đầu vào để sản xuất pin năng lượng mặt trời chính là Silic – chất bán dẫn, có khả năng hấp thụ bức xạ tốt. Bên cạnh đó là các công nghệ tiên tiến như PERC giúp nâng cao hiệu quả hoạt động cũng như tiết kiệm chi phí sản xuất tấm pin.
1. Nguyên liệu để sản xuất pin mặt trời
Tấm pin mặt trời hoạt động theo nguyên lý của hiệu ứng quang điện. Nghĩa là tấm pin sẽ hấp thu và chuyển hóa trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng. Để làm được điều này tấm pin cần các tế bào silicon làm từ Silic – một phi kim có đặc tính dẫn điện.
Silic là vật liệu có tính bán dẫn. Tại một số tầng năng lượng nhất định electron của nguyên tử có thể đạt được và ngược lại ở một số tầng năng lượng khác thì không đạt được. Do đó, khi có một photon từ năng lượng ánh sáng truyền qua, silic lập tức hấp thụ chúng để đẩy electron lên tầng năng lượng cao hơn. Từ đó kích thích electron dẫn điện và tạo ra dòng điện trong hệ thống.
Tuy nhiên trên thực tế nguyên tố Silic không tìm thấy được ở dạng tự nhiên mà tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất thể rắn. Vì vậy nguyên liệu đầu vào để sản xuất pin mặt trời thường là silicon đioxit (đá thạch anh (silica tinh khiết nhất), thạch anh nghiền,…).
Thông qua quá trình đốt nguyên liệu, nhà sản xuất thu được silicon nguyên chất để sản xuất ra các tế bào silicon. Silicon tồn tại dưới 3 dạng là đơn, đa tinh thể và vô định. Kết hợp với 5 lớp giúp tạo ra 3 loại pin mặt trời là pin mặt trời đơn tinh thể, đa tinh thể và dải silic.
Sản xuất pin mặt trời
2. Quy trình sản xuất pin năng lượng mặt trời
Quy trình sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời diễn ra theo 7 bước:
Bước 1: Làm sạch silicon
Nguồn nguyên liệu đầu vào được làm sạch và loại bỏ hoàn bộ tạp chất nhờ lò nung quang điện và kỹ thuật floating zone.
Bước 2: Chế tạo silicon tinh thể
Pin năng lượng mặt trời được hình thành từ các thỏi silicon có dạng hình trụ, cấu trúc đơn tinh thể, được tạo ra từ quy trình Czochralski. Trong quy trình này, khi silicon đa tinh thể nóng chảy ở một mức độ nhất định một hạt silicon đơn tinh thể được nhúng vào. Sau khi hạt tinh thể co lại và xoay vòng theo quy trình của nó thì một phôi silicon hình trụ được hình thành.
Bước 3: Chế tạo chất bán dẫn Silic
Từ phôi thu được ở trên, kỹ thuật viên sử dụng cưa tròn hoặc cưa dây để cắt chúng thành từng tấm bán dẫn Silic nhỏ với hình dạng và kích thước khác nhau. Sau đó, các tấm bán dẫn Silic này được chuyển qua giai đoạn đánh bóng bề mặt để loại bỏ các dấu cưa.
Tuy nhiên gần đây, người ta phát hiện ra rằng các tế bào sần sùi, thô ráp thường mang lại hiệu suất hấp thụ ánh sáng mặt trời tốt hơn. Do đó, nhiều nhà sản xuất đã trực tiếp bỏ qua giai đoạn đánh bóng để nâng cao hiệu quả sử dụng pin đồng thời tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất cho doanh nghiệp.
Bước 4: Pha tạp (Doping)
Tiếp theo, silicon tinh khiết được pha trộn với boron và photpho để tạo ra vật liệu bán dẫn có khả năng truyền điện.
Bước 5: Đặt các tiếp điểm điện
Các tiếp điểm điện được xác định vị trí và hàn cố định lại để kết nối từng tế bào năng lượng điện mặt trời lại với nhau và kết nối chúng với đầu thu của dòng điện hiện tại để tạo thành một tế bào quan điện hoàn chỉnh. Các tiếp điểm điện phải rất mảnh, đảm bảo không cản trở luồng ánh sáng bức xạ đi mặt trời đến tế bào.
Bước 6: Phủ lớp chống phản quang
Do bề mặt tinh thể silicon tinh khiết rất sáng bóng, mức độ phản quang ánh sáng mặt trời lên đến 35%. Nhằm làm giảm thiểu lượng ánh sáng mặt trời bị phản quang mất, gia tăng lượng bức xạ được hấp thụ cho tấm pin, trên bề mặt các tấm silicon được phủ một lớp chống phản quang bằng silicon oxit hoặc titan dioxit.
Bước 7: Đóng gói
Các tế bào quang điện sau khi được hoàn thiện thường được đóng gói chắc chắn và đặt vào khung nhôm để gia tăng độ bền cho sản phẩm. Bên trong khung nhôm, tế bào quang điện được bảo vệ bởi một lớp nhựa butyryl hoặc silicon trong suốt. Đây cũng là bước cuối cùng trong quy trình sản xuất pin năng lượng mặt trời.
3. Công nghệ pin mặt trời PERC
Công nghệ PERC (Passivated Emitter and Rear Cell hoặc Passivated Emitter Rear Contact) là loại công nghệ phát quang thụ động. PERC giúp các electron trong tinh thể silicon di chuyển dễ dàng hơn, gia tăng tốc độ phản xạ ánh sáng từ đó cải thiện hiệu suất tấm pin lên đến 1%. Nhờ đó Công nghệ PERC là lựa chọn của hầu hết nhà sản xuất hiện nay.
Ngoài ra, công nghệ in 3D và công nghệ pin mặt trời Hybrid cũng là giải pháp nên tham khảo. Công nghệ pin năng lượng mặt trời Hybrid là loại công nghệ hiện đại nhất ngày này, có khả năng tạo ra điện ngay cả khi trời mưa. Tuy nhiên giá thành khá cao và chưa phổ biến trên thế giới.
Hầu hết nhà pin mặt trời hàng đầu thế giới như Canadian và Hanwha QCELLS đang áp dụng công nghệ PERC. Đồng thời kết hợp với công nghệ Multi Busbars và Half-cut cells để tạo ra những tấm pin hiệu suất cao nhất.
- Half-cut cells: Số lượng cell pin hoạt động độc lập tăng từ 72 thành 144 trên cùng một kích thước tấm pin. Nhờ đó gia tăng hiệu quả chuyển đổi quang năng và làm mát tấm pin, góp phần nâng cao độ bền.
- Multi Busbars: Một cell pin có nhiều busbar thì các electron dễ dàng tập trung để tạo thành dòng điện hơn, giúp dòng điện sinh ra ổn định và ít bị tiêu hao
Công nghệ PERC (bên phải) cho hiệu quả chuyển đổi cao hơn
key: năng lượng mặt trời
Manfusi Solar – Dẫn đầu giải pháp đầu tư điện năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Facebook: https://www.facebook.com/manfusisolar
Văn phòng đại diện: 148 Võ Chí Công, Xuân La, Tây Hồ, Hà Nội
Hotline/Zalo: 0976 368 148
