NGHIÊN CỨU CHUYÊN SÂU: HIỆU SUẤT CHUYỂN ĐỔI QUANG ĐIỆN – TỪ LÝ THUYẾT ĐẾN THỰC TẾ

1. Phá vỡ Hiểu lầm: Tại sao không thể đạt 100%?

Người dùng phổ thông thường nhầm lẫn rằng nếu mặt trời chiếu sáng, tấm pin phải biến tất cả năng lượng đó thành điện. Thực tế, hiệu suất chuyển đổi là một cuộc chiến chống lại các định luật vật lý.

1.1. Giới hạn Shockley–Queisser (Lịch sử & Lý thuyết)

Lịch sử của khoa học quang điện luôn bị chi phối bởi Giới hạn Shockley–Queisser (S-Q Limit), được công bố vào năm 1961. Đây là định luật vật lý cơ bản nhất về hiệu suất của Pin Silicon:

• Giới hạn S-Q: Giới hạn này quy định rằng, về mặt lý thuyết, pin mặt trời silicon đơn lớp chỉ có thể đạt hiệu suất tối đa khoảng 33.7% trong điều kiện phòng thí nghiệm.

1.2. Ba Rào cản Vật lý làm mất năng lượng:

Phần lớn năng lượng bị mất đi do ba nguyên nhân chính sau:

1. Ánh sáng đi xuyên qua (Transmission Loss): Các Photon (hạt ánh sáng) có năng lượng quá thấp không được hấp thụ và đi thẳng qua lớp silicon.
2. Năng lượng bị thải ra dưới dạng Nhiệt (Thermalization): Các Photon có năng lượng quá cao được hấp thụ nhưng năng lượng dư thừa không chuyển thành điện mà bị thải ra dưới dạng nhiệt, làm nóng tấm pin.
3. Khác biệt Độ rộng Vùng cấm (Band Gap Mismatch): Đây là giới hạn cốt lõi, silicon chỉ phản ứng hiệu quả với một dải bước sóng ánh sáng nhất định (gần với ánh sáng đỏ), bỏ qua phần lớn dải ánh sáng xanh và hồng ngoại.

Kết luận: Do các định luật vật lý cơ bản, ngay cả trong điều kiện tối ưu nhất, hiệu suất chuyển đổi của pin silicon đơn lớp luôn nằm dưới 33.7%.

2. Hiệu suất Thực tế (Lịch sử đến Hiện đại)

Nếu giới hạn lý thuyết là 33.7%, tại sao hiệu suất thương mại lại chỉ từ 20-23%?

3. Hiệu suất và Lợi ích Kinh tế (Giá trị cho Khách hàng)

Đối với nhà đầu tư, hiệu suất chuyển đổi cao không chỉ là con số kỹ thuật, mà là lợi nhuận trực tiếp:

1. Tối ưu hóa Diện tích: Pin hiệu suất 23% tạo ra công suất điện nhiều hơn 15% so với pin 20% trên cùng một mét vuông. Điều này cực kỳ quan trọng đối với các nhà máy, siêu thị có diện tích mái giới hạn.
2. Giảm Chi phí BOS (Balance of System): Hiệu suất cao hơn đòi hỏi ít tấm pin hơn để đạt công suất mục tiêu, từ đó giảm số lượng khung giá đỡ, cáp điện và diện tích lắp đặt, tối ưu hóa tổng chi phí dự án.

“Lựa chọn những tấm pin được MPower giới thiệu, với hiệu suất tương đương 23% không phải là cố gắng đạt tới hiệu suất 100% không tưởng, mà là đảm bảo Quý vị đang khai thác tối đa không gian mái nhà của mình, đem lại lợi nhuận cao nhất trên mỗi mét vuông đã đầu tư.”