[Chi Tiết] Hiệu Suất Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Và Cách Tính

Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời là một chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng sản xuất điện của một tấm pin và hiệu quả của hệ thống điện mặt trời. Ở bài viết này, DMT Solar sẽ cung cấp đến bạn các thông tin chi tiết liên quan đến hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời là gì? Công thức tính hiệu suất chuẩn đến các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và xu hướng công nghệ hiện nay giúp tối ưu hóa.

1. Tìm hiểu hiệu suất pin tấm năng lượng mặt trời là gì?

Hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời là gì và vì sao lại quan trọng? Đó chính là tỷ số (%) mà năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu xạ (incisively) vào bề mặt của tấm pin và được chuyển đổi thành điện năng. Chỉ số này góp vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng sản xuất điện của một tấm pin mặt trời và mức độ hiệu quả của toàn bộ hệ thống điện mặt trời. 

Mức độ hiệu quả của tấm pin mặt trời được xác định bởi hai yếu tố gồm hiệu suất tế bào quang điện (PV) được dưa trên thiết kế, loại silicon của tế bào và tổng hiệu suất của tấm pin dựa vào bố cục, cấu hình và kích thước tấm pin.

Trong những năm gần đây, nhờ sự tiến bộ trong công nghệ ngành quang điện mà hiệu suất chuyển đổi trung bình của tấm pin đã tăng từ 15% lên đến hơn 20%. Đến thời điểm hiện tại, phần lớn các tấm pin mặt trời đến từ các thương hiệu đình đám trên thị trường cho hiệu suất trung bình từ 20-22%.

>>>Xem thêm: Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Là Gì Và Được Tạo Như Thế Nào?

2. Công thức tính hiệu suất của tấm pin năng năng lượng mặt trời

Tổng hiệu suất của tấm pin mặt trời được đo trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) được xác định dựa trên các thông số như nhiệt độ tế bào là 25 độ C, bức xạ mặt trời là 1000W/m2 và khối lượng không khí là 1,5. Vì vậy, để tính hiệu suất của tấm pin, ta lấy công suất định mức tối đa (W) tại STC chia cho tổng diện tích bảng điều khiển tính bằng mét vuông:

Hiệu suất (%) = Công suất (Wp) : (Diện tích (m2) x 1000)

Trong đó:

• Hiệu suất (%): Là chỉ số cho biết khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nguồn điện của tấm pin.
• Công suất (Wp): Là lượng điện năng tối đa của một tấm pin có thể sản xuất ra trong điều kiện tiêu chuẩn.
• Diện tích (m2): Là diện tích bề mặt của một tấm pin.
• 1000: Là hằng số để chuyển đổi đơn vị W/m2 sang kW/m2.

Ví dụ cụ thể: Tấm pin có công suất là 550Wp và diện tích là 2m2 ta có công thức tính như sau:

Hiệu suất (%) = 550Wp : (2m2 x 1000) = 0.275. Để tính ra phần trăm, lấy kết quả nhân với 100 ta được: 0.275 x 100 = 27.5%.

Như vậy, hiệu suất của một tấm pin 550W là 27.5%. Đồng nghĩa là tấm pin có thể chuyển đổi 27.5% năng lượng ánh sáng mặt trời tiếp xúc vào bề mặt tấm pin thành điện năng.

3. Hiệu suất hoạt động của tấm pin loại nào tốt hơn?

Các loại pin năng lượng mặt trời trên thị trường hiện nay bao gồm loại Mono, Poly và Thin-film. Theo thống kê cho thấy, hiệu suất của tấm pin mặt trời loại Mono sẽ cao hơn so với hai loại pin khác. Hiệu suất chuyển đổi tấm pin năng lượng mặt trời của loại Mono sẽ nằm trong khoảng 20% vì chúng được cấu tạo từ những phôi silicon tinh khiết và quá trình sản xuất cũng được thực hiện một cách tỉ mỉ.

Ngược lại, tấm pin Poly lại cho hiệu suất chuyển đổi thấp hơn so với tấm pin Mono. Điều này là bởi vì độ tinh khiết của tế bào Silicon trong tấm pin Poly thấp hơn và cho hiệu suất (%) dao động trong khoảng từ 15-19%. 

Ngoài hai loại trên, còn có nhiều loại pin năng lượng mặt trời khác. Chẳng hạn đối với tấm pin mặt trời màng mỏng sẽ cho hiệu suất chuyển đổi đạt khoảng 11%, mặc dù cho hiệu suất thấp nhưng lại có giá thành rẻ và vẫn được sử dụng phổ biến.

>>>Xem thêm: [So Sánh] Pin Mặt Trời Mono và Poly | Đâu là Lựa Trọn Tốt Nhất?

4. Các yếu tố làm ảnh hưởng đến hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời

Một tấm pin năng lượng mặt trời dù có chất lượng đến mấy, nếu chẳng may mắc phải các yếu tố này cũng ảnh hưởng nghiêm trọng không chỉ đến hiệu suất tấm pin mà còn liên quan đến toàn bộ hệ thống chiếu sáng. Dưới đây là các yếu tố không thể bỏ qua khi muốn lắp đặt tấm pin mặt trời: 

4.1. Cường độ bức xạ mặt trời

Cường độ bức xạ mặt trời là yếu tố đầu vào quan trọng quyết định trực tiếp đến lượng điện mà hệ thống có thể tạo ra. Cường độ càng cao thì sản lượng điện càng lớn và được đo bằng đơn vị kWh/m2/ngày. 

Ở Việt Nam, hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời ở 3 miền có sự khác biệt: 

• Khu vực miền Nam: Cường độ bức xạ mặt trời tại miền Nam thường cao và ổn định trung bình từ 4.5 - 5.7 kWh/m2/ ngày. Tại khu vực TPHCM và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long là khu vực cực kỳ lý tưởng để phát triển điện mặt trời.
• Khu vực miền Trung: Cường độ bức xạ trung bình khoảng 4.3 - 5.2 kWh/m2/ ngày. Đặc biệt là vào mùa hè, cường độ có thể cao hơn do nắng nóng tăng cao.
• Khu vực miền Bắc: Đây là vùng miền có cường độ bức xạ thấp hơn trung bình từ 3.6 - 4.7 kWh/m2/ ngày. Hơn nữa là khu vực miền Bắc có sự phân biệt rõ rệt giữa các mùa.

4.2. Nhiệt độ môi trường ngoài trời

Đừng lầm tưởng về việc trời càng nóng thì pin mặt trời càng tạo ra nhiều điện năng. Vì hiệu suất của tấm pin được đo trong điều kiện tiêu chuẩn (STC) ở nhiệt độ là 25 độ C. Chỉ cần nhiệt độ bề mặt của tấm pin mặt trời tăng lên thì hiệu suất của tấm pin sẽ giảm. 

Cứ mỗi độ C tăng thêm so với mức tiêu chuẩn 25 độ C thì hiệu suất của tấm pin có thể giảm từ 0.3% - 0.5%. Đặc biệt là vào những ngày hè nóng lên mức cao nhất, nhiệt độ bề mặt của tấm pin mặt trời có thể lên tới khoảng 60 - 70 độ C và làm giảm hiệu suất từ 10-20%. Vì vậy việc lắp đặt dàn pin mặt trời với mái nhà cần có khoảng cách phù hợp để không khí có thể lưu thông và làm mát tự nhiên.

4.3. Góc nghiêng và chọn hướng lắp đặt tấm pin mặt trời

Để tối ưu hóa cường độ bức xạ mặt trời, việc lắp đặt tấm pin đúng góc nghiêng và hướng lắp đặt là điều vô cùng quan trọng. Cụ thể là:

Hướng lắp đặt: Ở bán cầu Bắc tại Việt Nam, hướng để lắp đặt tối ưu nhất là hướng Nam. Điều này sẽ giúp cho cả dàn pin đón được ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong suốt cả ngày. 

Góc nghiêng: Góc nghiêng lý tưởng của tấm pin sẽ phụ thuộc vào vĩ độ địa phương với quy tắc là đặt góc nghiêng bằng với quỹ độ. Trong đó:

• Tại TPHCM (vĩ độ khoảng 10 độ): Góc nghiêng tối ưu là 10 - 15 độ.
• Tại Đà Nẵng (vĩ độ khoảng 16 độ): Góc nghiêng tối ưu nên là 15-16 độ.
• Tại Hà Nội (vĩ độ khoảng 21 độ): Góc nghiêng tối ưu khoảng 20 độ. 

Nếu có thể, bạn cũng có thể điều chỉnh góc nghiêng theo mùa như tăng góc nghiêng vào mùa đông và giảm vào mùa hè sẽ giúp tối ưu hóa sản lượng điện quanh năm. 

>>>Xem ngay: [Chi Tiết] Cách Lắp Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Chuẩn 7 Bước

4.4. Loại tế bào quang điện

Một tấm pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều tế bào quang điện chính là yếu tố đóng vai trò vào việc chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện. Vì vậy nên, tế bào quang điện chất lượng kém hoặc chỉ cần một tế bào bị hỏng thì hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời sẽ bị giảm xuống và thấp hơn trước.  

Chất lượng của tế bào quang điện sẽ chịu sự chi phối của một số yếu tố như thiết kế tế bào quang điện (là khoảng cách giữa các tế bào), loại silicon,... Nếu ngân sách phù hợp, bạn có thể lựa chọn tấm pin tích hợp công nghệ TOPCon hoặc HJT đến từ các thương hiệu nổi tiếng như Tấm pin mặt trời Canadian, AE Solar, JA Solar,... sẽ đảm bảo hiệu suất vượt trội hơn. 

4.5. Bụi bẩn và che bóng làm giảm hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời

Bụi bẩn, phân chim, lá cây tích tụ lâu ngày trên bề mặt tấm pin sẽ làm giảm khả năng hấp thụ ánh sáng và làm giảm hiệu suất của tấm pin. Tại các khu vực ở các khu đô thị lớn hoặc khu công nghiệp tại Việt Nam - nơi có mức độ ô nhiễm không khí cao khiến cho các tấm pin có thể bị suy giảm từ 15 - 25%. Đó cũng chính là lý do các chuyên gia nên khuyên cần phải vệ sinh tấm pin định kỳ từ 3-6 tháng/ lần. 

Bóng râm từ cây cối, các tòa nhà cao tầng, cột điện,... khiến tấm pin bị che khuất cũng là tác nhân khiến cho tấm pin bị sụt giảm sản lượng nghiêm trọng. Chỉ cần một cell pin bị che bóng, nó không những ngừng sản xuất điện mà còn gây cản trở dòng điện của cả chuỗi (string) pin, dẫn đến hiện tượng “điểm nóng” (hot-spot) dễ làm hỏng tấm pin vĩnh viễn. 

>>>Xem ngay: Chổi vệ sinh pin năng lượng mặt trời giúp tấm pin không khi giảm hiệu suất

4.6. Chất lượng tấm pin và sự suy giảm theo thời gian

Không phải tấm pin mặt trời nào cũng đều được tạo ra giống hệt nhau. Việc chọn lựa các sản phẩm đến từ các thương hiệu uy tín, tích hợp công nghệ hiện đại và chế độ bảo hành rõ ràng sẽ đảm bảo được hiệu suất và tuổi thọ dài lâu cho hệ thống điện mặt trời áp mái. 

Tất cả các tấm pin mặt trời đều bị suy thoái hiệu suất theo thời gian với tỷ lệ trung bình khoảng từ 0.5% -0.8% mỗi năm. Do đó, các nhà sản xuất uy tín sẽ đi kèm cam kết bảo hành hiệu suất trong khoảng 80 - 85% sau 25 - 30 năm hoạt động. Ngoài ra, việc lựa chọn tấm pin cần lưu ý 2 chỉ số như: 

• LID (Light-Induced Degradation): Đây là chỉ số suy giảm công suất sau vài giờ tiếp xúc với ánh sáng, thường là từ 1-3%. 
• PID (Potential Induced Degradation): Thường xảy ra do điện áp cao và độ ẩm và làm giảm hiệu suất về lâu dài. 

Do đó, nên chọn các dòng tấm pin mặt trời có tính năng chống PID và LID để tăng hiệu suất tấm pin vượt trội hơn. 

4.7. Hiệu suất bộ biến tần (inverter) và chất lượng hệ thống

Biến tần (inverter) có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC). Hiệu suất của biến tần sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng điện cuối cùng. Các thương hiệu biến tần phổ biến và uy tín tại Việt Nam có thể kể đến như Deye, Growatt, Huawei,... thường cho hiệu suất cao lên đến 98%. 

Bên cạnh đó, tổn thất trong việc lựa chọn tiết diện không phù hợp và các điểm đấu nối không chắc chắn cũng góp phần trong việc làm giảm hiệu suất của tấm pin và toàn bộ hệ thống. Do đó nên lựa chọn đơn vị thiết kế và thi công chuyên nghiệp để đảm bảo an toàn. 

5. Các xu hướng công nghệ giúp tăng hiệu suất của tấm pin

Các xu hướng công nghệ làm tăng hiệu suất tấm pin mặt trời ngày nay giúp đảm bảo cho công suất phát điện của tấm pin mặt trời đạt tốt hiệu quả tốt nhất. Chẳng hạn các xu hướng như:

• Sử dụng pin mặt trời thế hệ mới: Loại tấm pin mặt trời Perovskite là vật liệu bán dẫn được biết đến với cấu trúc tinh thể tương tự với khoáng chất perovskite. Chất bán dẫn này có thể chuyển đổi hiệu quả ánh sáng mặt trời thành điện do khả năng hấp thụ nhiều bước sóng. Quy trình sản xuất pin thế hệ mới này khá đơn giản với chi phí thấp.
• Tấm pin 2 mặt kính: Là xu hướng công nghệ tấm pin được khá nhiều hãng tiến hành cho các series mới nhất của mình. Việc sử dụng 2 mặt kính giúp cho tấm pin nâng cao khả năng hấp thụ ánh sáng cả 2 mặt cũng như tận dụng được sự phản xạ ánh sáng từ môi trường nhằm nâng cao hiệu suất cho tấm pin. 
• Công nghệ tích hợp với pin lưu trữ: Các hệ thống hybrid sử dụng công nghệ pin lưu trữ tích hợp giúp tối ưu hiệu suất khi kết hợp với nguồn điện lưới. 

Như vậy, hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời là chỉ số quan trọng để đánh giá về hiệu năng và độ hiệu quả của hệ thống điện mặt trời. Với các doanh nghiệp, việc đầu tư vào tấm pin có hiệu suất cao không chỉ giúp giảm tiền điện dài hạn mà còn gia tăng hiệu quả về mặt tài chính và bảo vệ môi trường. Nếu bạn đang có nhu cầu hoặc cần tìm hiểu chi tiết, đừng ngần ngại liên hệ ngay với DMT Solar qua số 0978.126.123 để được tư vấn chi tiết.