Công nghệ cell pin mặt trời IBC: So sánh với các công nghệ khác

Nhằm cải thiện hiệu suất, tuổi thọ và chi phí sản xuất các tấm pin quang điện, các nhà khoa học đã không ngừng phát triển các công nghệ cell pin khác nhau. Một trong những công nghệ đang trở thành xu hướng hiện nay là công nghệ IBC. Vậy công nghệ này có ưu điểm gì, chúng hoạt động như thế nào và vì sao lại được đánh giá cao hơn so với các công nghệ khác như Perc hay TOPCon? Cùng SUNEMIT tìm hiểu ngay nhé!

IBC cell là gì?

IBC (viết tắt của Interdigitated Back Contact) là công nghệ chuyển đổi năng lượng tiếp xúc mặt sau. Tức là thay vì chuyển đổi năng lượng tiếp xúc mặt trước, các thanh dẫn kim loại và các tiếp điểm được chuyển về mặt sau. Điều này cho phép toàn bộ mặt trước của tế bào quang điện đều hấp thụ ánh sáng mặt trời, ngăn ngừa việc che bóng từ các đường dẫn kim loại làm ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm pin mặt trời.

Cấu trúc tế bào quang điện IBC

Mỗi tế bào quang điện IBC được cấu tạo bởi các lớp chính sau:

1. Lớp hấp thụ

Là lớp chính của tấm pin mặt trời (wafer) và là nơi quyết định hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Nó có khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra các cặp electron-lỗ trống (quá trình quang điện). Lớp này được xây dựng từ vật liệu Silicon tinh thể (c-Si) loại n hoặc p.

2. Lớp pha tạp khuếch tán

Là thành phần tạo nên sự khác biệt của pin IBC so với pin mặt trời truyền thống. Thay vì đặt các lớp tiếp xúc loại p và n ở hai mặt trước – sau, pin IBC đặt cả hai lớp này ở mặt sau, bằng cách tạo ra các vùng khuếch tán p⁺ và n⁺ xen kẽ trên cùng một mặt. Cho phép dòng điện chạy về mặt sau mà không cần tiếp điểm ở mặt trước.

3. Lớp thụ động bề mặt và chống phản xạ

Lớp phủ này sẽ được phủ lên 1 hoặc cả 2 mặt của lớp hấp thụ chính, được làm chủ yếu từ Silicon dioxide (SiO2). Chúng giúp làm giảm thất thoát quang điện bằng cách giảm tái tổ hợp bề mặt. Đồng thời, giúp làm tăng lượng ánh sáng hấp thụ nhờ cơ chế giảm phản xạ.

4. Lớp tiếp điểm kim loại phía sau

Lớp này thường được làm bằng bạc, đồng hoặc niken. Có chức năng thu và dẫn dòng điện sinh ra từ lớp hấp thụ.

Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời IBC

Cũng giống như các công nghệ pin mặt trời khác, công nghệ IBC cũng tạo ra điện dựa trên hiệu ứng quang điện. Tải được kết nối giữa các cực dương và cực âm của tấm pin mặt trời IBC, chuyển đổi photon thành năng lượng điện, vì thế cung cấp năng lượng mặt trời cho tải.

Tuy nhiên, khác với các công nghệ pin mặt trời truyền thống, mặt trước của pin IBC hoàn toàn không có tiếp điểm kim loại. Vì vậy, mọi hoạt động thu thập dòng điện và giao tiếp điện đều diễn ra ở mặt sau. Điều này giúp tấm pin hấp thụ ánh sáng mặt trời tối đa.

So sánh công nghệ Perc, TOPCon và IBC

Xem chi tiết:

• PERC là gì, cơ chế hoạt động, ưu điểm của công nghệ PERC
• Công nghệ TOPCon trong sản xuất pin năng lượng mặt trời
• Tìm hiểu về pin mặt trời đơn tiếp giáp và đa tiếp giáp

Ưu nhược điểm của công nghệ IBC cell

Ưu điểm

• Tăng hiệu suất chuyển đổi điện năng: Do không có các đường dẫn kim loại ở mặt trước tế bào nên tấm pin có thể hấp thụ tối đa lượng ánh sáng mặt trời chiếu tới và chuyển đổi thành điện năng. Từ đó nâng hiệu suất tấm pin lên khoảng 7% so với công nghệ pin mặt trời truyền thống.
• Giảm điện trở nối tiếp: Thiết kế không đường dẫn ở mặt trước giúp làm hạn chế việc che bóng, làm giảm điện trở gây thất thoát năng lượng dưới dạng nhiệt. Điều này cũng góp phần quan trọng vào việc tăng hiệu suất chuyển đổi điện năng cho tấm pin IBC.
• Giảm thất thoát điện năng nhờ lớp thụ động hóa bề mặt và lớp chống phản xạ. Điều này dẫn đến cải thiện điện áp mạch hở (VOC) và mật độ dòng điện ngắn mạch (JSC).
• Hệ số nhiệt độ thấp: Pin mặt trời IBC có hệ số nhiệt độ thấp hơn, cung cấp độ ổn định cao hơn trong điều kiện nhiệt độ cao. Điều này đảm bảo hiệu suất chuyển đổi tốt ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao.
• Tăng tính thẩm mỹ: Thiết kế tạo sự hấp dẫn về mặt thị giác, tăng tính thẩm mỹ cho công trình lắp đặt.

Nhược điểm

• Công nghệ IBC có chi phí ban đầu cao hơn, tuy nhiên theo thời gian, lợi nhuận mang đến sẽ cao hơn vì tạo ra sản lượng điện lớn hơn khi so sánh trên cùng công suất lắp đặt.

Vì vậy, đến năm 2028, các tấm pin năng lượng mặt trời IBC có thể vượt qua TOPCon để trở thành sản phẩm chiếm ưu thế trên thị trường. Theo đó, các sản phẩm năng lượng mặt trời truyền thống sẽ dần bị loại bỏ vào năm 2030.