Hệ số nhiệt độ của tấm pin năng lượng mặt trời là gì? Vì sao trời nóng làm giảm công suất?

Hệ số nhiệt độ của tấm pin năng lượng mặt trời là một thông số kỹ thuật quan trọng, thể hiện mức độ thay đổi công suất của tấm pin khi nhiệt độ tăng hoặc giảm so với điều kiện tiêu chuẩn. Trong điều kiện thời tiết nắng nóng tại Việt Nam, nhiệt độ bề mặt tấm pin có thể cao hơn đáng kể so với nhiệt độ môi trường, khiến công suất phát điện thực tế giảm xuống. Vậy hệ số nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất hệ thống điện mặt trời? Làm sao để lựa chọn tấm pin có khả năng hoạt động tốt khi nhiệt độ cao? Hãy cùng Global Energy tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Hệ số nhiệt độ của tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Hệ số nhiệt độ (Temperature Coefficient) là thông số cho biết các đặc tính điện của tấm pin năng lượng mặt trời thay đổi như thế nào khi nhiệt độ tế bào quang điện thay đổi.

Thông số này thường được thể hiện bằng %/°C và được nhà sản xuất công bố trong bảng dữ liệu kỹ thuật (Datasheet) của sản phẩm.

Đối với các hệ thống điện mặt trời, hệ số nhiệt độ công suất tối đa, ký hiệu là Pmax Temperature Coefficient, đặc biệt quan trọng vì nó cho biết công suất đầu ra của tấm pin thay đổi bao nhiêu phần trăm khi nhiệt độ tế bào tăng thêm 1°C so với mức tham chiếu 25°C.

Ví dụ, một tấm pin có hệ số nhiệt độ Pmax là -0,30%/°C có nghĩa là công suất tối đa giảm khoảng 0,30% cho mỗi độ C tăng lên của nhiệt độ tế bào pin trên 25°C, trong điều kiện các yếu tố khác không đổi.

Hệ số nhiệt độ càng gần 0 thì công suất tấm pin thường càng ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao.

Các hệ số nhiệt độ quan trọng trên tấm pin mặt trời

Trong Datasheet, người dùng có thể bắt gặp ba thông số phổ biến:

• Hệ số nhiệt độ Pmax (%/°C): Cho biết công suất tối đa thay đổi theo nhiệt độ. Đây là thông số cần ưu tiên khi đánh giá khả năng duy trì công suất trong điều kiện nóng.
• Hệ số nhiệt độ Voc (%/°C): Cho biết điện áp hở mạch thay đổi theo nhiệt độ. Thông số này thường có giá trị âm và rất quan trọng khi tính toán điện áp chuỗi pin ở nhiệt độ thấp.
• Hệ số nhiệt độ Isc (%/°C): Cho biết dòng điện ngắn mạch thay đổi theo nhiệt độ. Thông số này thường có giá trị dương, nghĩa là dòng điện ngắn mạch có xu hướng tăng khi nhiệt độ tế bào pin tăng.

Trong đó, khi so sánh khả năng hoạt động của các tấm pin trong điều kiện nắng nóng, nên chú ý trước tiên đến hệ số nhiệt độ Pmax, đồng thời xem xét hiệu suất, công nghệ tế bào quang điện và điều kiện lắp đặt thực tế.

Vì sao trời nóng có thể làm giảm công suất tấm pin năng lượng mặt trời?

Nhiều người cho rằng trời càng nóng thì tấm pin mặt trời càng tạo ra nhiều điện. Tuy nhiên, thực tế không hoàn toàn như vậy. Tấm pin cần ánh sáng mặt trời để tạo ra điện, nhưng nhiệt độ tế bào quang điện tăng cao lại có thể làm giảm công suất đầu ra.

Có ba nguyên nhân chính cần lưu ý.

Nhiệt độ tế bào quang điện tăng cao

Khi ánh nắng chiếu trực tiếp lên bề mặt tấm pin, một phần năng lượng bức xạ được chuyển thành điện năng, phần còn lại làm nóng tế bào quang điện và các thành phần của tấm pin.

Vào những ngày nắng gắt, nhiệt độ tế bào pin có thể cao hơn nhiều so với nhiệt độ không khí xung quanh. Vì vậy, ngay cả khi nhiệt độ môi trường chỉ khoảng 35°C, nhiệt độ tế bào pin vẫn có thể vượt 50°C hoặc cao hơn, tùy điều kiện lắp đặt và thông gió.

Nhiệt độ tăng làm thay đổi đặc tính điện của tế bào quang điện, đặc biệt là giảm điện áp hoạt động. Kết quả là công suất tối đa mà tấm pin có thể cung cấp bị suy giảm.

Điện áp của tấm pin giảm khi nhiệt độ tăng

Đối với các loại pin mặt trời silicon phổ biến, khi nhiệt độ tế bào quang điện tăng, điện áp thường giảm đáng kể trong khi dòng điện chỉ thay đổi nhẹ.

Công suất điện được xác định theo công thức: P = V × I

Trong đó:

• P: Công suất điện (W).
• V: Điện áp (V).
• I: Dòng điện (A).

Do điện áp giảm nhiều hơn mức tăng nhẹ của dòng điện, công suất tổng thể của tấm pin thường giảm khi nhiệt độ tế bào tăng cao.

Đây là lý do một tấm pin có công suất danh định lớn vẫn có thể cho công suất tức thời thấp hơn đáng kể trong những giờ nắng nóng, ngay cả khi bức xạ mặt trời mạnh.

Điều kiện lắp đặt làm tăng nhiệt độ tấm pin

Ngoài thời tiết, cách lắp đặt cũng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tản nhiệt của tấm pin.

Một số yếu tố khiến tấm pin nóng hơn gồm:

• Khoảng hở giữa tấm pin và mái nhà quá nhỏ, hạn chế lưu thông không khí.
• Lắp đặt trên mái tôn hấp thụ nhiệt cao.
• Không gian phía dưới tấm pin bị bí, ít gió.
• Hệ thống lắp đặt không tạo điều kiện thuận lợi cho việc thông gió tự nhiên.

Vì vậy, lựa chọn tấm pin có hệ số nhiệt độ tốt cần đi cùng thiết kế hệ thống phù hợp để hạn chế nhiệt tích tụ trong quá trình vận hành.

Cách tính mức suy giảm công suất theo hệ số nhiệt độ

Để hiểu rõ tác động của nhiệt độ, người dùng có thể ước tính công suất của tấm pin khi nhiệt độ tế bào quang điện cao hơn mức tham chiếu 25°C.

Công thức tính gần đúng: P(T) = P25 × [1 + γ × (Tcell − 25)]

Trong đó:

• P(T): Công suất ước tính tại nhiệt độ tế bào pin Tcell.
• P25: Công suất danh định tại điều kiện tham chiếu 25°C.
• γ: Hệ số nhiệt độ Pmax, biểu diễn dưới dạng số thập phân trên mỗi °C.
• Tcell: Nhiệt độ tế bào quang điện thực tế (°C).

Ví dụ tính công suất tấm pin 620W khi trời nóng

Giả sử một tấm pin có các thông số:

• Công suất danh định: 620W.
• Hệ số nhiệt độ Pmax: -0,30%/°C.
• Nhiệt độ tế bào quang điện: 65°C.
• Nhiệt độ tham chiếu: 25°C.

Mức tăng nhiệt độ so với tham chiếu là:

65 − 25 = 40°C.

Tỷ lệ suy giảm công suất ước tính:

40 × 0,30% = 12%.

Công suất ước tính tại nhiệt độ tế bào 65°C:

620 × (1 − 12%) = 545,6W.

Như vậy, công suất ước tính còn khoảng 545,6W, giảm 74,4W so với công suất danh định.

Lưu ý: Đây là phép tính minh họa khi giả định bức xạ và các yếu tố khác không đổi. Công suất thực tế còn phụ thuộc vào cường độ bức xạ, góc chiếu sáng, bóng che, bụi bẩn, tổn hao hệ thống và điều kiện vận hành. Không nên xem kết quả trên là công suất thực tế cố định của tấm pin trong mọi ngày nắng nóng.

Hệ số nhiệt độ bao nhiêu là tốt?

Khi lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời, hệ số nhiệt độ Pmax càng ít âm thì mức suy giảm công suất do nhiệt độ càng thấp, nếu so sánh trong cùng điều kiện.

Có thể tham khảo cách phân nhóm dưới đây để sàng lọc thông số kỹ thuật:

Các mức trên chỉ mang tính minh họa để so sánh, không phải tiêu chuẩn phân loại chính thức cho toàn bộ thị trường. Khi lựa chọn sản phẩm, cần đối chiếu Datasheet thực tế của từng model.

Có nên chọn tấm pin chỉ dựa vào hệ số nhiệt độ?

Không nên. Một tấm pin có hệ số nhiệt độ tốt là một lợi thế, nhưng cần đánh giá đồng thời các yếu tố:

• Công suất danh định và hiệu suất chuyển đổi.
• Công nghệ tế bào quang điện và cấu trúc module.
• Độ suy giảm công suất theo thời gian.
• Chất lượng sản phẩm, chế độ bảo hành và độ tin cậy của nhà sản xuất.
• Diện tích lắp đặt, điều kiện mái và yêu cầu thiết kế hệ thống.

Việc so sánh nên dựa trên các model cụ thể, thay vì chỉ dựa vào tên công nghệ hoặc công suất ghi trên nhãn.

Cách hạn chế suy giảm công suất tấm pin khi trời nóng

Mặc dù không thể loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của nhiệt độ, người dùng vẫn có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật để cải thiện điều kiện vận hành của hệ thống điện mặt trời.

Ưu tiên tấm pin có hệ số nhiệt độ Pmax phù hợp

Khi khảo sát sản phẩm, hãy kiểm tra hệ số nhiệt độ Pmax trong Datasheet. Nếu hai model có các điều kiện so sánh tương đương, model có hệ số nhiệt độ ít âm hơn thường duy trì công suất tốt hơn khi nhiệt độ tế bào tăng cao.

Đối với hệ thống lắp đặt tại Việt Nam, đây là một thông số đáng cân nhắc bên cạnh công suất danh định, hiệu suất và chi phí đầu tư.

Thiết kế khoảng hở thông gió dưới tấm pin

Cần bố trí khoảng hở phù hợp giữa mặt dưới tấm pin và mái nhà để không khí có thể lưu thông, giúp giải phóng nhiệt.

Khoảng hở cụ thể cần được xác định theo hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất, kết cấu mái, hệ thống khung giá đỡ và yêu cầu chịu tải gió.

Sử dụng hệ thống khung giá đỡ phù hợp

Khung giá đỡ cần bảo đảm độ chắc chắn, khả năng chống ăn mòn và khoảng cách lắp đặt phù hợp. Hệ thống giá đỡ được thiết kế đúng kỹ thuật giúp tạo điều kiện thông gió, đồng thời bảo đảm độ an toàn cơ học của toàn bộ hệ thống.

Hạn chế bụi bẩn và bóng che

Bụi bẩn và bóng che có thể làm giảm lượng bức xạ đến tế bào quang điện, ảnh hưởng đến sản lượng điện và trong một số trường hợp làm tăng nguy cơ phát sinh điểm nóng.

Nên kiểm tra, vệ sinh tấm pin theo tình trạng thực tế và hướng dẫn của nhà sản xuất. Không vệ sinh khi bề mặt pin đang quá nóng hoặc sử dụng phương pháp có thể gây nứt kính, trầy xước hay làm hỏng module.

Thiết kế hệ thống điện mặt trời đồng bộ

Ngoài tấm pin, cần lựa chọn biến tần tương thích với điện áp, dòng điện và công suất của chuỗi pin. Việc thiết kế đúng giúp hệ thống vận hành trong giới hạn cho phép và khai thác tốt hơn nguồn điện tạo ra.

Cần lưu ý rằng biến tần phù hợp không thể loại bỏ sự suy giảm công suất vốn có do nhiệt độ tế bào quang điện tăng cao.

Đọc thêm: Chiều dài cáp DC ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất hệ điện mặt trời?

Global Energy cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời chất lượng

Đối với các dự án điện mặt trời tại Việt Nam, việc lựa chọn tấm pin không nên chỉ dựa vào công suất Wp hoặc giá thành. Các thông số như hệ số nhiệt độ Pmax, hiệu suất chuyển đổi, độ suy giảm công suất và điều kiện bảo hành đều cần được xem xét để đánh giá hiệu quả đầu tư dài hạn.

Global Energy cung cấp các giải pháp thiết bị điện mặt trời, trong đó có tấm pin năng lượng mặt trời từ các thương hiệu như Jinko Solar và JA Solar. Tùy theo nhu cầu sử dụng, diện tích lắp đặt và đặc điểm dự án, khách hàng có thể đối chiếu thông số kỹ thuật của từng model để lựa chọn phương án phù hợp.

Nếu bạn đang tìm kiếm tấm pin năng lượng mặt trời cho công trình dân dụng, nhà xưởng hoặc dự án thương mại, hãy liên hệ Global Energy để được tư vấn lựa chọn thiết bị theo yêu cầu kỹ thuật và phương án đầu tư.

Liên hệ Global Energy ngay hôm nay để được tư vấn giải pháp điện mặt trời phù hợp cho công trình của bạn.