• Gợi ý từ khóa:
  • HIT, solar inverter, solar pump, solar power, điện mặt trời, robot, panasonic, pavina solar, automation, sensor, HMI, PLC

BIPV màu – sự kết hợp hoàn hảo giữa năng lượng tái tạo, công nghiệp xây dựng và thẩm mỹ kiến trúc!

BIPV – Building-integrated photovoltaics tạm dịch Tấm pin mặt trời tích hợp trên tòa nhà, công trình … là một hướng ứng dụng độc đáo của tấm pin mặt trời trong ngành công nghiệp xây dựng. Khi nói đến pin mặt trời chúng ta thường hình dung từ các hệ thống điện mặt trời độc lập, nhỏ dùng cho nông nghiệp (bơm tưới, quạt oxy,…) hoặc các hệ thống điện mặt trời áp mái đến các cánh đồng Solar Farm rộng lớn … Ngoài các ứng dụng trên, tấm Pin mặt trời còn được các kỹ sư xây dựng tích hợp lên các công trình để trở thành một phần bao quanh toàn công trình mà đặc biệt là khu vực mặt tiền công trình. Vừa có thể thay thế các vật liệu truyền thống như kính hay sắt thép (vốn dĩ khi sản xuất tạo ra rất nhiều chất thải) vừa có thể tạo ra được nguồn điện cho công trình từ nguồn sáng mặt trời.

Hình ảnh tòa nhà cao ốc được tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời (BIPV)

Hiện này có rất nhiều loại BIPV, từ những loại được thương mại hóa phổ biến trên thị trường như Bifacial PV Moudule (Tấm PV 2 mặt kính) đến những loại đang được nghiên cứu trong các phòng thí nghiệm ở khắp nơi trên thế giới như những tấm PV hoàn toàn trong suốt. Tuy nhiên trong bài viết này chúng tôi muốn giới thiệu đến các bạn một loại công nghệ khác, các tấm PV với đa dạng những sắc màu.

Các tế bào quang điện nhiều màu sắc

Từ năm 2014, Tổ chức nghiên cứu khoa học ứng dụng (TNO) của Hà Lan đã thử nghiệm các loại tấm pin mặt trời cải tiến khác nhau, bao gồm các tấm pin BIPV với các màu khác nhau, trong cơ sở thử nghiệm SolarBEAT của họ tại Đại học Công nghệ Eindhoven. Theo Roland Valckenborg, người quản lý dự án, các tấm Pin mặt trời màu vẫn đắt hơn các tấm pin mặt trời truyền thống, nhưng sự quan tâm của người tiêu dùng đang tăng lên. Người dân muốn có nhiều sự lựa chọn khác nhau, tương tự như với xe hơi.

Các tấm PV màu đang được thử nghiệm tại cơ sở thử nghiệm SolarBEAT

Làm thế nào để “nhuộm” màu cho các tấm pin mặt trời?

Khi chúng ta muốn có một tấm PV màu, chúng ta phải chấp nhận rằng không phải tất cả các quang phổ mặt trời nhìn thấy (phổ khả kiến) sẽ được truyền đến tế bào, nhưng một phần của nó sẽ bị phản xạ hoặc hấp thụ. Trong các tấm PV thông thường, tất cả các lớp trên cùng của pin mặt trời gồm lớp kính mặt trước và lớp bao bọc ngoài tế bào quang điện phải được tối ưu hóa để trong suốt nhất có thể, để cho phép ánh sáng được truyền và tiếp cận với tế bào quang điện.

Hiện tại có hai cách tiếp cận chính để tạo ra màu sắc cho các tấm PV là phương pháp tạo màu dựa trên sắc tố và phương pháp tạo màu cấu trúc. Kỹ thuật đầu tiên đề cập đến việc áp dụng chất nhuộm và sắc tố chủ yếu hấp thụ và phản xạ một phần các phần cụ thể của quang phổ. Đây là trường hợp các chấm màu được in trên lớp kính mặt trước của PV hoặc trên lớp bọc bên ngoài tế bào.

Còn với phương pháp tạo màu cấu trúc thì màu sắc thu được thông qua sự tương tác của ánh sáng với các bề mặt có cấu trúc nano hoặc lớp phủ màng mỏng nhiều lớp. Các bộ lọc nhiễu được lắng đọng trên kính khai thác hiệu ứng nhiễu để chỉ phản xạ có chọn lọc một phần hẹp của phổ khả kiến.

Cách thức thu được màu sắc và cách nó ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm PV phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ cụ thể được sử dụng và hiện tượng quang học diễn ra.

Lý tưởng nhất là khi một tấm PV có màu chỉ có thể phản xạ một dải hẹp của phổ khả kiến và truyền đi tất cả phần còn lại. Theo cách này, chúng ta sẽ cảm nhận tấm PV có màu tương ứng với bước sóng phản xạ cụ thể đó, trong khi phần còn lại của quang phổ ánh sáng mặt trời có thể được sử dụng một cách hiệu quả để tạo ra điện năng.

Một dãy các tấm pin mặt trời màu tại cơ sở SolarBEAT

Thông số hiệu suất

Khi các thử nghiệm đầu tiên bắt đầu vào năm 2017, người ta vẫn tin rằng các tấm pin mặt trời màu sẽ có năng suất từ ​​40% đến 50% so với thông thường. Tuy nhiên, vào năm 2018, một nhóm các nhà khoa học đã chỉ ra rằng con số đó chỉ là 11% với các tấm pin mặt trời màu xám. Kết quả này đã được xác nhận bởi các viện nghiên cứu như Đại học Khoa học Ứng dụng và Nghệ thuật Nam Thụy Sĩ (SUPSI).

Suy giảm hiệu suất

Các tổn thất hiệu năng của PV màu chủ yếu là do lượng photon truyền vào pin mặt trời thấp hơn, từ đó dẫn đến việc sản xuất năng lượng hiện tại thấp hơn. Tổn thất điện năng của các sản phẩm PV màu hiện có trên thị trường từ khoảng 10% đến 40%. Hiệu suất suy giảm cũng phụ thuộc nhiều vào màu sắc cụ thể, bởi vì mỗi màu được đặc trưng bởi một quang phổ phản xạ cụ thể.

Màu sắc dựa trên sắc tố luôn hấp thụ một phần của quang phổ. Vì vậy, một tấm pin mặt trời màu được cho là tốt hơn một tấm pin mặt trời màu khác nếu nó có mức hấp thụ quang phổ thấp hơn.

Để đạt hiệu suất cao hơn, lớp phủ nhiễu hiện là lựa chọn tốt nhất. Bộ lọc có thể được chế tạo với các vật liệu hoàn toàn không hấp thụ và đỉnh phản xạ của chúng có thể được điều chỉnh để càng hẹp càng tốt.

Ngoài PV màu, TNO còn nghiên cứu về các thấm thu nhiệt mặt trời với nhiều màu

Những hạn chế

Những hạn chế của công nghệ này chủ yếu liên quan đến giá cả và các khía cạnh khác, chẳng hạn như sự phụ thuộc của màu sắc vào góc cạnh. Nhà đầu tư cần phải chấp nhận đánh đổi để có được một kết quả hài hòa giữa hiệu suất tạo ra điện, chi phí và chất lượng thẩm mỹ.

Ứng dụng của BIPV trong xây dựng

Là sản phẩm được ứng dụng cho khu vực mặt tiền, các tấm pin mặt trời màu BIPV phải tuân thủ các yêu cầu an toàn nghiêm ngặt và đủ bền để tránh các hỏng hóc dưới mọi hình thức.

Các tấm PV màu được coi là lý tưởng cho các ứng dụng mặt tiền. Trước tiên, bởi vì mặt tiền có thể nhìn thấy rõ hơn nhiều so với mái nhà. Thứ hai, bởi vì chi phí xây dựng trên mỗi mét vuông cho một mặt tiền đã cao hơn đáng kể so với chi phí xây dựng của mái nhà. Vì vậy, tỷ trọng của chi phí thêm màu sắc cho mặt tiền bằng các tấm PV màu là tương đối thấp trong tổng chi phí xây dựng mặt tiền công trình. Tuy nhiên, nói như vậy không có nghĩa là các tấm PV màu thì không phù hợp để áp mái, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời màu trên mái nhà vẫn thích hợp.

Một bức tường rào cản tiếng ồn tại Munich, Đức được dựng từ các tấm pin năng lượng mặt trời

Tại Hà Lan nói riêng và châu Âu nói chung ngày càng có nhiều cơ sở hạ tầng tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời  bao gồm tất cả các ứng dụng như các rào cản tiếng ồn, rào chắn quanh đê và đường phố. Bởi vì những ứng dụng này thuộc yếu tố mặt tiền, có thể nhìn thấy được, chúng sẽ là thị trường màu mỡ dành cho các tấm pin mặt trời nhiều màu sắc!

0916.55.44.57
EnglishVietnamese