Cấu tạo tấm quang điện gồm những bộ phận nào? Nguyên lý và chức năng từng thành phần

Tấm quang điện (Tấm pin năng lượng mặt trời) là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời, có nhiệm vụ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng phục vụ sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ cấu tạo tấm quang điện gồm những bộ phận nào và chức năng của từng thành phần ra sao. Trên thực tế, một tấm pin năng lượng mặt trời được cấu thành từ nhiều lớp vật liệu và linh kiện khác nhau. Mỗi bộ phận đều đảm nhận một vai trò riêng, từ hấp thụ ánh sáng, chuyển đổi năng lượng đến bảo vệ tế bào quang điện trước các tác động của môi trường. Hãy cùng Global Energy tìm hiểu chi tiết cấu tạo tấm quang điện và những công nghệ được ứng dụng trên các dòng pin hiện đại hiện nay.

1. Tấm quang điện là gì?

Tấm quang điện (Photovoltaic Module – PV Module) là thiết bị sử dụng hiệu ứng quang điện để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng một chiều (DC).

Một tấm pin năng lượng mặt trời thường được cấu thành từ nhiều tế bào quang điện (Solar Cell) liên kết với nhau thành một module hoàn chỉnh. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt tế bào quang điện, các photon truyền năng lượng cho vật liệu bán dẫn, tạo ra các hạt mang điện. Nhờ cấu trúc tiếp giáp bán dẫn, các hạt mang điện được phân tách và tạo thành dòng điện một chiều.

Hiện nay, tấm quang điện được ứng dụng rộng rãi trong:

• Hệ thống điện mặt trời áp mái hộ gia đình.
• Hệ thống điện mặt trời thương mại và công nghiệp.
• Nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
• Các công trình sử dụng điện mặt trời kết hợp pin lưu trữ.

2. Cấu tạo tấm quang điện gồm những bộ phận nào?

Một tấm pin năng lượng mặt trời tiêu chuẩn thường có các thành phần chính như kính bảo vệ, lớp đóng gói, tế bào quang điện, lớp bảo vệ mặt sau, khung nhôm và hộp đấu nối điện. Dưới đây là chức năng cụ thể của từng bộ phận.

2.1. Kính cường lực (Tempered Glass)

Kính cường lực là lớp vật liệu nằm ở mặt trước của tấm pin, có nhiệm vụ bảo vệ tế bào quang điện khỏi các tác động từ môi trường bên ngoài. Chức năng chính:

• Cho phép ánh sáng mặt trời truyền qua để tế bào quang điện hấp thụ.
• Bảo vệ các tế bào quang điện khỏi mưa, bụi và tác động cơ học.
• Tăng khả năng chịu lực và hạn chế hư hỏng trong quá trình vận hành.
• Hỗ trợ duy trì độ bền của module trong điều kiện thời tiết ngoài trời.

Kính thường được thiết kế với khả năng truyền sáng cao nhằm hạn chế thất thoát ánh sáng trước khi đến tế bào quang điện.

2.2. Lớp vật liệu đóng gói (Encapsulant – EVA/POE)

Đây là lớp vật liệu polymer nằm giữa kính và tế bào quang điện, đồng thời bao bọc các tế bào quang điện bên trong module. Hai loại vật liệu thường được sử dụng là EVA (Ethylene Vinyl Acetate) và POE (Polyolefin Elastomer).

Chức năng của lớp đóng gói:

• Liên kết kính, tế bào quang điện và lớp bảo vệ phía sau.
• Hạn chế hơi ẩm và các tác động từ môi trường xâm nhập vào tế bào.
• Giảm tác động rung động và ứng suất cơ học.
• Bảo vệ các mối liên kết điện bên trong module.

Chất lượng vật liệu đóng gói ảnh hưởng đến khả năng chống ẩm, độ bền và tuổi thọ của tấm pin năng lượng mặt trời.

2.3. Tế bào quang điện (Solar Cell)

Đây là bộ phận quan trọng nhất, trực tiếp thực hiện quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tế bào quang điện thường được sản xuất từ vật liệu bán dẫn silicon. Khi tiếp nhận ánh sáng, tế bào tạo ra dòng điện một chiều thông qua hiệu ứng quang điện.

Một số công nghệ tế bào quang điện phổ biến hiện nay:

• Mono PERC: Sử dụng tế bào silicon đơn tinh thể, kết hợp lớp thụ động hóa phía sau để cải thiện khả năng thu nhận ánh sáng.
• N-Type TOPCon: Công nghệ tế bào N-Type sử dụng lớp tiếp xúc thụ động hóa oxit đường hầm, giúp nâng cao hiệu suất chuyển đổi và giảm suy hao công suất.
• HJT: Công nghệ dị thể kết hợp silicon tinh thể và các lớp silicon vô định hình, hướng đến hiệu suất cao và đặc tính nhiệt tốt.

Tùy theo công nghệ, công suất và thiết kế, mỗi tấm pin có thể sử dụng số lượng tế bào và cách bố trí khác nhau.

2.4. Lớp bảo vệ mặt sau (Backsheet hoặc Rear Glass)

Lớp mặt sau có nhiệm vụ bảo vệ tế bào quang điện và các thành phần bên trong khỏi hơi ẩm, bụi bẩn và tác động của môi trường.

Hiện nay có hai dạng cấu tạo phổ biến:

Backsheet: Là lớp màng polymer chuyên dụng được sử dụng ở mặt sau của nhiều dòng pin một mặt. Vật liệu này có khả năng cách điện và bảo vệ các thành phần bên trong module.

Rear Glass: Là lớp kính được sử dụng ở mặt sau của tấm pin hai mặt kính (Dual Glass). Cấu trúc này giúp bảo vệ module bằng kính ở cả hai phía và thường được ứng dụng trên các dòng pin Bifacial.

Việc lựa chọn backsheet hay rear glass phụ thuộc vào thiết kế và mục đích sử dụng của từng dòng sản phẩm.

2.5. Khung nhôm (Aluminum Frame)

Khung nhôm thường bao quanh các cạnh của tấm pin, có nhiệm vụ tạo độ cứng và hỗ trợ cố định module lên hệ thống khung giàn.

Các chức năng chính:

• Tăng độ cứng và ổn định kết cấu tấm pin.
• Hỗ trợ lắp đặt lên hệ thống giá đỡ.
• Bảo vệ các cạnh của module khỏi va đập.
• Hỗ trợ quá trình vận chuyển và thi công.

Khung nhôm thường được xử lý bề mặt nhằm tăng khả năng chống ăn mòn khi sử dụng ngoài trời.

2.6. Hộp đấu nối (Junction Box)

Hộp đấu nối thường được đặt ở mặt sau tấm pin, là nơi tập trung các đầu nối điện từ tế bào quang điện.

Bên trong hộp thường có các diode bypass (diode nối tắt), giúp tạo đường dẫn thay thế cho dòng điện khi một phần tế bào bị che bóng hoặc gặp điều kiện bất thường.

Chức năng chính:

• Kết nối các chuỗi tế bào quang điện.
• Bảo vệ và hỗ trợ vận hành ổn định của module.
• Hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng điểm nóng (Hot Spot) trong những điều kiện nhất định.
• Kết nối điện với các tấm pin khác thông qua dây dẫn.

2.7. Dây dẫn và đầu nối MC4

Dây dẫn và đầu nối được sử dụng để truyền tải dòng điện một chiều từ tấm pin đến các thiết bị khác trong hệ thống.

Các đầu nối thường được thiết kế chuyên dụng cho điện mặt trời, có khả năng kết nối chắc chắn và chống tác động của môi trường khi được lắp đặt đúng kỹ thuật.

Dây dẫn và đầu nối cần đáp ứng yêu cầu về điện áp, dòng điện, khả năng cách điện và tương thích với thiết bị kết nối.

3. Sơ đồ cấu tạo các lớp của tấm pin năng lượng mặt trời

Để dễ hình dung, cấu trúc cơ bản của một tấm pin quang điện dạng kính-backsheet có thể được mô tả theo thứ tự từ trên xuống dưới:

1. Kính cường lực mặt trước.
2. Lớp vật liệu đóng gói EVA/POE.
3. Tế bào quang điện silicon.
4. Lớp vật liệu đóng gói EVA/POE.
5. Lớp màng bảo vệ mặt sau (Backsheet).

Các bộ phận bổ trợ bên ngoài gồm khung nhôm, hộp đấu nối, dây dẫn và đầu nối điện.

Đối với dòng pin hai mặt kính Dual Glass, lớp backsheet được thay bằng kính mặt sau, tạo thành cấu trúc kính – tế bào quang điện – kính.

4. Cấu tạo tấm pin quang điện ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất và tuổi thọ?

Mỗi thành phần trong tấm pin đều có ảnh hưởng nhất định đến khả năng phát điện và độ bền của module.

Chất lượng tế bào quang điện: Quyết định phần lớn khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Công nghệ tế bào càng phát triển, hiệu suất module càng có tiềm năng được cải thiện.

Chất lượng kính bảo vệ: Ảnh hưởng đến khả năng truyền sáng, bảo vệ tế bào và độ bền cơ học.

Lớp đóng gói EVA/POE: Giúp hạn chế hơi ẩm, bảo vệ tế bào và các kết nối điện bên trong.

Cấu trúc mặt sau: Ảnh hưởng đến khả năng bảo vệ, cách điện và đặc tính vận hành của module.

Hộp đấu nối và diode bypass: Hỗ trợ duy trì đường dẫn dòng điện trong một số điều kiện che bóng hoặc bất thường, góp phần hạn chế rủi ro điểm nóng.

Vì vậy, khi lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời, khách hàng không nên chỉ quan tâm đến công suất Wp mà cần đánh giá cả chất lượng vật liệu, công nghệ tế bào và tiêu chuẩn sản xuất.

5. Công nghệ cấu tạo trên tấm pin Jinko Solar và JA Solar

Hiện nay, các nhà sản xuất lớn như Jinko Solar và JA Solar liên tục cải tiến cấu trúc module và công nghệ tế bào quang điện nhằm nâng cao hiệu suất, độ bền và khả năng khai thác năng lượng.

Tấm pin Jinko Solar Tiger Neo

Dòng Jinko Solar Tiger Neo ứng dụng công nghệ tế bào N-Type TOPCon, hướng đến hiệu suất chuyển đổi cao và khả năng hạn chế suy hao công suất.

Một số phiên bản được thiết kế theo cấu trúc Bifacial Dual Glass, cho phép khai thác ánh sáng ở cả mặt trước và mặt sau.

Ưu điểm nổi bật:

• Công nghệ tế bào N-Type TOPCon.
• Hiệu suất chuyển đổi cao.
• Có các phiên bản kính-kính hai mặt.
• Phù hợp với hệ thống điện mặt trời dân dụng, thương mại và công nghiệp.

Tấm pin JA Solar

JA Solar cũng là thương hiệu được sử dụng rộng rãi trong ngành điện mặt trời, với nhiều dòng sản phẩm ứng dụng công nghệ Mono PERC và N-Type TOPCon.

Tùy model, sản phẩm có cấu trúc kính-backsheet hoặc kính-kính, đáp ứng nhu cầu lắp đặt đa dạng.

Việc lựa chọn model phù hợp cần căn cứ vào công suất, kích thước, thông số điện và điều kiện thi công thực tế.

6. Mua tấm pin năng lượng mặt trời chính hãng ở đâu?

Nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời chất lượng cho công trình hoặc dự án, Global Energy là địa chỉ có thể tham khảo.

Công Ty Cổ Phần Công Nghệ Năng Lượng Toàn Cầu (Global Energy) chuyên cung cấp các thiết bị điện mặt trời, trong đó có các dòng tấm pin Jinko Solar và JA Solar.

Khi lựa chọn Global Energy, khách hàng được hỗ trợ:

• Tư vấn lựa chọn tấm pin phù hợp với quy mô hệ thống.
• Cung cấp thông tin kỹ thuật và thông số sản phẩm.
• Hỗ trợ lựa chọn thiết bị đồng bộ với biến tần và pin lưu trữ.
• Chính sách giá ưu đãi dành cho đại lý, nhà thầu và khách hàng dự án.
• Hỗ trợ thông tin sản phẩm trong quá trình triển khai công trình.

Cấu tạo tấm quang điện bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau để thực hiện quá trình chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Trong đó, tế bào quang điện đóng vai trò trung tâm, còn kính bảo vệ, lớp đóng gói, khung nhôm, hộp đấu nối và dây dẫn giúp module hoạt động ổn định trong điều kiện ngoài trời. Việc hiểu rõ cấu tạo và chức năng từng bộ phận sẽ giúp khách hàng lựa chọn sản phẩm phù hợp, đánh giá chất lượng và tối ưu hiệu quả đầu tư hệ thống điện mặt trời.

Global Energy cung cấp các dòng tấm pin Jinko Solar và JA Solar, đồng hành cùng khách hàng từ khâu lựa chọn thiết bị đến triển khai các giải pháp điện mặt trời cho công trình và dự án. Liên hệ ngay để nhận tư vấn và báo giá ưu đãi!