Trina Solar Đập Tan Kỷ Lục Hiệu Suất Pin Mặt Trời Thế Giới với Công Nghệ Perovskite
Công nghệ pin mặt trời lại một bước tiến vượt bậc khi công ty Trung Quốc Trina Solar chính thức phá vỡ kỷ lục thế giới về hiệu suất mô-đun pin mặt trời, đạt hiệu suất chuyển đổi 29,2% và công suất đỉnh chưa từng có lên đến 907 watt. Thành tích này đã vượt qua kỷ lục trước đó do Qcells (Hàn Quốc) thiết lập, đánh dấu bước tiến quan trọng trong cuộc đua công nghệ năng lượng tái tạo toàn cầu.
Đối đầu giữa các gã khổng lồ
Năm ngoái, Qcells, công ty con của tập đoàn Hàn Quốc Hanwha Corp, đã thiết lập kỷ lục hiệu suất cho tế bào pin mặt trời silic diện tích lớn với hiệu suất 28,6%. Thành tích này được đạt được bằng cách kết hợp lớp hấp thụ ánh sáng phía trên bằng perovskite với lớp silic bên dưới để bắt quang phổ rộng hơn của ánh sáng mặt trời. Đối chiếu với các tấm pin mặt trời thương hiệu cao cấp thường hoạt động ở hiệu suất 21-23%, công nghệ này hứa hẹn sẽ thu nhỏ đáng kể quy mô các dự án pin mặt trời và cắt giảm chi phí.
Tuy nhiên, với kỷ lục mới nhất của Trina Solar, Trung Quốc đã giành lại vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất pin mặt trời hiệu suất cao nhất thế giới. Kỷ lục của Trina không chỉ vượt về hiệu suất mà còn chứng minh được tính khả thi thương mại trên quy mô công nghiệp.
Công nghệ đột phá: Perovskite-on-Silicon Tandem
Tế bào pin mặt trời của Trina không phải là loại thông thường. Kỷ lục của họ được đạt bằng thiết kế perovskite-on-silicon tandem, xếp chồng hai vật liệu pin mặt trời khác nhau lên trên nhau để bắt dải ánh sáng mặt trời rộng hơn. Lớp perovskite hấp thụ bước sóng năng lượng cao trong khi lớp silic bắt giữ ánh sáng sẽ đi qua nếu không có lớp perovskite, cho phép tế bào chuyển đổi nhiều năng lượng mặt trời hơn thành điện.
Công ty cũng đã phát triển một cấu trúc kết nối mới giữa hai lớp làm giảm tổn thất năng lượng và cải thiện dòng điện chạy qua tế bào, giúp đẩy hiệu suất lên mức kỷ lục. Tương tự như kỷ lục trước đó của Qcells, Trina đạt được đột phá này trên các wafer tiêu chuẩn công nghiệp 210mm thay vì các tế bào phòng thí nghiệm nhỏ.
| Chỉ tiêu | Kỷ lục mới (Trina Solar) | Kỷ lục cũ (Qcells) | Pin mặt trời thương mại |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất chuyển đổi | 29,2% | 28,6% | 21-23% |
| Công suất đỉnh | 907 watt | Chưa công bố | 300-400 watt |
| Kích thước tế bào | 210mm (tiêu chuẩn công nghiệp) | 210mm (tiêu chuẩn công nghiệp) | 156-166mm |
Từ phòng thí nghiệm đến thương mại quy mô lớn
Trong khi các tế bào phòng thí nghiệm riêng lẻ đã đạt hiệu suất cao hơn ở cấp độ vi mô, chúng ta hiện đang nói về các ứng dụng quy mô thương mại. Các tấm pin silic truyền thống đang gần đến giới hạn mà công nghệ có thể mang lại. Các tế b nối tiếp perovskite-silic cung cấp một giải pháp bằng cách bắt giữ dải ánh sáng rộng hơn và tạo ra nhiều điện hơn từ cùng diện tích tấm pin.
Trina Solar báo cáo hiệu suất 29,2% trên các tế bào kích thước đầy đủ và 32,6% trên các tế bửa được cắt đôi, chứng minh rằng công nghệ có thể được sản xuất ở kích thước thương mại. Mô-đun kết quả sản xuất 907 watt điện, tăng mạnh so với kỷ lục trước đó của công ty là 808 watt và cao hơn nhiều so với công suất của các tấm pin mặt trời thông thường hiện được triển khai trong thực tế.
Vật liệu perovskite: Tương lai của năng lượng mặt trời
Perovskite là một lớp vật liệu có cấu trúc tinh thể dạng kim cương đặc trưng. Các tế bào pin mặt trời perovskite có thể chuyển đổi phổ ánh sáng mặt trời rộng hơn so với silic truyền thống. Thực tế, perovskite có thể được lớp trực tiếp lên trên các tế bào pin mặt trời silic truyền thống, với các "tế b nối tiếp" này hấp thụ các màu ánh sáng mà silic bỏ lỡ và đẩy hiệu suất lý thuyết tối đa lên trên 40%.
Hơn nữa, khác với silic đòi hỏi sản xuất ở nhiệt độ cao, tiêu tốn nhiều năng lượng, perovskite có thể được xử lý thành mực và in ở nhiệt độ phòng, làm giảm đáng kể chi phí sản xuất. Trong khi các tế bào pin mặt trời perovskite thương mại đã có sẵn, chúng hiện chưa được phổ biến rộng rãi cho các lắp đặt mái nhà tiêu chuẩn, phần lớn do các tế bào thuần perovskite suy giảm nhanh khi tiếp xúc với các yếu tố ngoài trời như độ ẩm, nhiệt và ánh sáng UV.
Cuộc đua thương mại hóa
Tuy nhiên, một số công ty tiên phong đã bắt đầu sản xuất và vận chuyển chúng với quy mô lớn. Điều này bao gồm Caelux của California, công nghệ "Active Glass" cho phép các nhà máy xây dựng mô-đun Hybrid-Tandem ngay trên dây chuyền lắp ráp hiện có mà không cần thiết kế lại các tế bào silic hoặc nâng cấp phức tạp. Trong khi đó, Oxford PV của Anh đã bắt đầu vận chuyển các mô-đun có hiệu suất lên đến 24,5% cho khách hàng quy mô tiện ích tại Mỹ và Châu Âu.
Thành tích của Trina Solar đẩy công nghệ perovskite xa hơn vào lãnh thổ thương mại. Các nhà nghiên cứu đã đăng các con số hiệu suất ấn tượng trong nhiều năm; thách thức là tái tạo chúng trên các mô-đun đủ lớn để sản xuất hàng loạt. Giờ đây, cuộc đua là sản xuất chúng với quy mô lớn và duy trì chúng hoạt động đáng tin cậy trong hàng chục năm ngoài trời.
Sự đột phá này không chỉ là một bước tiến về hiệu suất mà còn là minh chứng cho khả năng thương mại hóa công nghệ perovskite-silicon, mở ra một chương mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo toàn cầu.