Giới thiệu sản phẩm

Hãy tưởng tượng một ngày trời trong.

Bạn đứng ở mép mái nhà và nhìn những hàng tấm pin mặt trời nằm lặng lẽ dưới ánh nắng. Ánh sáng mặt trời vốn là màu trắng, nhưng những tấm pin đó không phải màu trắng, không phải vàng, cũng không trong suốt.

Hầu hết chúng có màu xanh. Hoặc đen.

Và một câu hỏi rất tự nhiên xuất hiện. Nếu tấm pin mặt trời tồn tại để hứng ánh sáng mặt trời, tại sao chúng lại trông tối đến vậy? Bản năng của chúng ta nói rằng màu trắng là sáng nhất, bạc là sáng bóng nhất, vàng trông giống mặt trời nhất. Nhưng những tấm pin thực sự tạo ra điện lại trông như những tấm kính xanh đen.

Là nhà cung cấp máy làm tấm pin mặt trời và giải pháp dây chuyền sản xuất tấm pin mặt trời chìa khóa trao tay, Ooitech có thể cung cấp dây chuyền sản xuất cho các module toàn đen.

Điều này thực sự không phải về mặt thẩm mỹ. Đó là một cuộc thương lượng kỹ thuật kéo dài hàng thập kỷ giữa con người và ánh sáng mặt trời.

Silicon đa tinh thể xanh so với silicon đơn tinh thể đen

Chú thích: Màu xanh và đen của tấm pin mặt trời không phải là sơn đơn giản. Đó là kết quả tổng hợp của cấu trúc tinh thể, màng chống phản xạ và hiệu suất hấp thụ ánh sáng.

Hãy bắt đầu với một trải nghiệm hàng ngày đơn giản. Mặc đồ đen dưới nắng hè cảm thấy nóng hơn. Mặc đồ trắng cảm thấy mát hơn. Quần áo trắng phản xạ nhiều ánh sáng đi. Quần áo đen hấp thụ nhiều hơn.

Các tấm pin mặt trời hoạt động theo cách tương tự. Đối với hầu hết các vật thể, một lớp sáng bóng trông đẹp. Đối với tấm pin mặt trời, phản xạ là lãng phí. Khi một chùm ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin và bật ngược trở lại bầu trời, nó không bao giờ trở thành điện năng. Chỉ có ánh sáng đi vào bên trong silicon mới có cơ hội đánh thức các electron và tạo ra dòng điện. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cũng nói rõ: lớp silicon hấp thụ ánh sáng, các electron bị kích thích, và khi chúng di chuyển, chúng tạo ra dòng điện.

Vì vậy, ngay từ đầu, tấm pin mặt trời không muốn có màu trắng. Màu trắng nói rằng, "Ánh sáng mặt trời đến, và tôi đã trả lại cho bầu trời." Màu xanh đen nói rằng, "Ánh sáng mặt trời đến, và tôi giữ lại nhiều nhất có thể."

Thông số kỹ thuật

Tại sao nhiều tấm pin cũ lại có màu xanh?

Điều này liên quan đến một loại tấm pin rất phổ biến trong quá khứ: silicon đa tinh thể.

Silicon đa tinh thể không phải là một tinh thể hoàn hảo duy nhất. Nó là nhiều hạt nhỏ xếp chặt với nhau. Hãy nghĩ về bề mặt hồ đóng băng, đầy các vết nứt băng. Mỗi hạt hướng về một hướng hơi khác nhau. Ánh sáng mặt trời chiếu vào phản xạ lại một chút khác nhau ở mọi nơi. Đó là lý do tại sao các tấm pin đa tinh thể thường có màu xanh hoặc xanh đậm, với bề mặt mang kết cấu kim loại nứt vỡ, giống như băng.

Vì vậy, màu xanh của silicon đa tinh thể không phải là sơn. Nó giống như kết cấu của các tinh thể silicon hiện ra dưới ánh mặt trời.

Nhưng màu xanh không chỉ đến từ tinh thể. Có một lớp rất mỏng trên bề mặt tấm pin gọi là lớp phủ chống phản xạ. Thuật ngữ nghe có vẻ kỹ thuật, nhưng dễ hiểu. Khi bạn đeo kính, một số tròng kính có phản xạ xanh tím hoặc xanh lục mờ (màn hình điện thoại bạn đang nhìn cũng vậy). Lớp phim đó không phải để trang trí. Nó làm giảm phản xạ để nhiều ánh sáng đi qua thấu kính hơn.

Tương tự với tấm pin. Silicon tự nó khá phản chiếu. Nếu không xử lý, một phần ánh sáng mặt trời sẽ bật ngay khỏi bề mặt wafer. Vì vậy, các kỹ sư tạo kết cấu cho wafer và phủ một lớp chống phản xạ để nhiều ánh sáng đi vào silicon hơn. Khi DOE mô tả quy trình sản xuất mô-đun silicon tinh thể, việc phủ lớp chống phản xạ lên mặt trước của tế bào được liệt kê là một trong các bước sản xuất tế bào.

Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét của bề mặt wafer

Chú thích: Dưới kính hiển vi, bề mặt wafer không phải là mặt phẳng nhẵn mà là một trường dày đặc các kim tự tháp nhỏ. Kết cấu này cắt giảm phản xạ và giữ nhiều ánh sáng mặt trời bên trong wafer hơn.

Bạn có thể nghĩ về lớp phủ chống phản xạ như một lối vào nhẹ nhàng. Nếu sự khác biệt quang học giữa không khí và silicon quá đột ngột, ánh sáng dễ dàng bị phản xạ lại. Nếu có một lớp chuyển tiếp ở giữa, ánh sáng sẽ len lỏi vào tấm wafer dễ dàng hơn. Vật liệu silicon đen của NREL có một đường phù hợp với logic này: phản xạ ít hơn có nghĩa là hấp thụ nhiều hơn, dẫn đến hiệu suất cao hơn và nhiều năng lượng hơn. Các lớp kết cấu và chống phản xạ tiêu chuẩn đã cho phép tế bào hấp thụ khoảng 93%–97% ánh sáng mặt trời, trong khi quy trình silicon đen cho phép tấm wafer hấp thụ hơn 98% ánh sáng tới, đó là lý do tại sao nó trông có màu đen. Điều này nói rõ một điều: tấm pin càng muốn hiệu quả thì càng ít ánh sáng có thể phản xạ.

Màu xanh lam là ánh sáng dư thừa nhỏ từ polysilicon ban đầu và lớp màng chống phản xạ của nó. Màu đen là những gì silicon trông giống như khi nó đã học cách hấp thụ ánh sáng.

Ưu điểm kỹ thuật

Sau đó, các tấm pin màu đen ngày càng trở nên phổ biến

Đằng sau điều này là một nhân vật chính khác: silicon đơn tinh thể.

Silicon đơn tinh thể giống như một khối duy nhất với một hướng đồng nhất và cấu trúc gọn gàng. Nó không mang kết cấu nứt vỡ của silicon đa tinh thể, vì vậy bề mặt của nó trông đều hơn, sâu hơn và gần với màu đen hơn.

Nếu silicon đa tinh thể giống như một tấm băng nứt màu xanh, thì silicon đơn tinh thể giống như một mảnh đá obsidian.

Nhiều mái nhà dân dụng hiện nay ưa chuộng các mô-đun toàn màu đen. Từ xa, chúng trông không giống như các lưới các bộ phận công nghiệp. Chúng trông giống như kính đen được sắp xếp gọn gàng. Dữ liệu của DOE lưu ý rằng đến năm 2022, silicon đơn tinh thể đã chiếm 96% tổng số lô hàng mô-đun năng lượng mặt trời toàn cầu, trở thành vật liệu hấp thụ phổ biến nhất trong các mô-đun ngày nay, và các mô-đun sản xuất công nghiệp thường đạt hiệu suất thực tế khoảng 20%–22%.

Vì vậy, màu đen không chỉ là vẻ ngoài cao cấp. Đằng sau nó là các tinh thể đồng nhất hơn, quy trình sản xuất trưởng thành hơn, phản xạ thấp hơn và con đường hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn.

• Cấu trúc tinh thể đồng nhất hơn với silicon đơn tinh thể

• Phản xạ bề mặt thấp hơn, nhiều ánh sáng bị giữ lại bên trong

• Hấp thụ cao hơn, lên đến hơn 98% với silicon đen

• Mái nhà hiện đại ưa chuộng vẻ ngoài sạch sẽ, toàn màu đen

• Sản xuất trưởng thành, chi phí thấp phù hợp triển khai đại trà

Ứng dụng sản phẩm

Trở về lịch sử năng lượng mặt trời

Năm 1954, Bell Labs trình diễn pin mặt trời silicon thực tế đầu tiên. Hiệu suất của nó chỉ khoảng 6%. Theo tiêu chuẩn ngày nay, 6% có vẻ thấp, nhưng lúc đó nó đủ để quay một món đồ chơi nhỏ, và đủ để lần đầu tiên khiến mọi người tin rằng ánh sáng mặt trời có thể làm nhiều hơn việc phơi khô quần áo và sưởi ấm da. Nó có thể biến trực tiếp thành điện năng. Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ cũng ghi lại lịch sử này: Bell Labs đã trình diễn pin mặt trời silicon thực tế đầu tiên vào ngày 25 tháng 4 năm 1954, với pin silicon ban đầu đạt hiệu suất khoảng 6%.

Ảnh lịch sử pin mặt trời Bell Labs năm 1954

Chú thích: Pin mặt trời silicon ban đầu không hiệu quả lắm, nhưng chúng đã mở ra cánh cửa cho quang điện hiện đại.

Nó giống như một sự khởi đầu. Những tế bào đầu tiên rất đắt, nhỏ bé và giống như một món đồ chơi tương lai từ phòng thí nghiệm. Sau đó, chúng lên vũ trụ. Một vệ tinh không thể mang than và không thể thay pin mỗi ngày, vì vậy pin mặt trời trở thành nguồn năng lượng tốt nhất của nó. Sau đó, các tấm wafer được cắt mỏng hơn, quy trình trưởng thành, chi phí giảm. Những mảnh xanh-đen từng chỉ thuộc về phòng thí nghiệm và tàu vũ trụ dần lan rộng ra sa mạc, nhà máy, trường học, mái hiên xe hơi và mái nhà bình thường.

Màu sắc cũng thay đổi theo thời gian. Từ màu xanh đa tinh thể silicon phổ biến thời kỳ đầu đến màu đen đơn tinh thể silicon ngày càng phổ biến, nó có thể trông chỉ là một sắc thái đậm hơn. Nhưng đằng sau đó, toàn bộ chuỗi cung ứng đã tiến lên.

Ít phản xạ hơn. Hấp thụ nhiều hơn. Hiệu suất cao hơn. Chi phí thấp hơn. Phù hợp hơn cho triển khai quy mô lớn. Và màu sắc ngày càng tối hơn.

Module đen trên mái nhà hiện đại

Chú thích: Nhà hiện đại ngày càng sử dụng module đen hoặc toàn đen. Chúng trông gọn gàng hơn và phản ánh sự trưởng thành của silicon đơn tinh thể và thiết kế phản xạ thấp.

Có thể làm tấm pin màu đỏ, xanh lá hay vàng không?

Tất nhiên là có thể.

Quang điện tích hợp trong tòa nhà đã có nhiều module màu sắc. Các tòa nhà thành phố không phải lúc nào cũng muốn một bức tường kính đen, vì vậy các kỹ sư sử dụng lớp phủ, kết cấu và bao bọc đặc biệt để biến tấm pin thành màu xám, đỏ gạch, xanh lá, thậm chí gần với tông màu của tường rèm thông thường.

Nhưng giá cả là trực tiếp. Bạn thấy nó màu đỏ vì nó phản xạ một số ánh sáng đỏ trở lại bạn. Bạn thấy nó màu xanh lá vì nó phản xạ một số ánh sáng xanh lá trở lại. Và ánh sáng phản xạ không bao giờ đi vào tế bào để tạo ra điện. Điều đó có nghĩa là mất doanh thu và hiệu suất phát điện thấp hơn. PV màu không phải là không thể. Nó chỉ cần một sự thương lượng mới giữa ngoại hình và hiệu suất.

Màu sắc đẹp hơn không tạo ra tấm pin tốt hơn. Thiết kế kỹ thuật trưởng thành thường không chọn phương án hào nhoáng nhất, mà chọn phương án đáng tin cậy nhất, hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí nhất về lâu dài.

Liên hệ và Mua hàng

Vì vậy, hãy nhìn lại mảng màu xanh-đen trên mái nhà

Không phải các tấm pin mặt trời tình cờ trông như thế này. Đó là kết quả được sàng lọc bởi vật liệu silicon, cấu trúc tinh thể, màng chống phản xạ, chi phí sản xuất và hiệu suất phát điện cùng nhau.

Màu xanh không phải là trang trí. Màu đen không phải là sở thích.

Đó là tấm pin nói với bạn rằng nó không muốn trả lại ánh sáng mặt trời cho bầu trời. Nó muốn giữ lại ánh sáng, đánh thức các electron, và biến các photon vô hình thành dòng điện hữu hình. Mặt trời xuyên qua những đám mây và đáp xuống màu xanh-đen im lặng đó. Không có tiếng gầm, không có ống khói, không có ngọn lửa. Chỉ có ánh sáng đi vào silicon, các electron bắt đầu di chuyển, dòng điện chạy dọc theo những ngón tay kim loại mỏng về phía xa xôi nào đó.

Trong khoảnh khắc đó, một tấm pin mặt trời giống như một trang giấy đen được mặt trời viết đầy. Và những gì con người đọc trên đó là một câu trả lời nhỏ bé đơn giản.

Để hứng thêm một chút ánh sáng mặt trời, silicon đã khoác lên mình màu xanh-đen.

Quan điểm của Ooitech

Sự chuyển dịch từ poly xanh sang mono đen toàn bộ không chỉ là một xu hướng màu sắc, mà là một câu chuyện sản xuất về việc giảm phản xạ xuống gần bằng không. Về phía module, chúng tôi thấy điều đó hàng ngày: các tế bào mono đồng nhất, kết cấu chặt chẽ và cán mỏng sạch sẽ là những gì làm cho tấm pin đen toàn bộ trông sắc nét và vẫn hoạt động tốt. Nếu bạn muốn xem các module đen này thực sự được chế tạo như thế nào trên dây chuyền thực tế, kênh YouTube của chúng tôi tại www.youtube.com/ooitech cho thấy cận cảnh nhà máy, và đáng để đăng ký nếu bạn quan tâm đến sản xuất năng lượng mặt trời.