Tình trạng hiện tại của công nghệ quang điện toàn cầu
Phát triển năng lượng tái tạo đã trở thành ưu tiên toàn cầu trong việc giải quyết vấn đề chuyển đổi năng lượng và chống biến đổi khí hậu. Trong số các công nghệ năng lượng tái tạo, sản xuất điện mặt trời (PV) đã trải qua sự tăng trưởng nhanh chóng trong những năm gần đây, nổi lên như một nguồn năng lượng sạch, ít carbon và có tính cạnh tranh về chi phí ở nhiều quốc gia. Chỉ riêng trong năm 2020, thế giới đã bổ sung thêm 127 GW công suất PV mới, nâng tổng công suất lắp đặt lên 707 GW.
Pin mặt trời silicon tinh thể chiếm ưu thế, trong khi các công nghệ mới nổi đang dần được ứng dụng rộng rãi.
Pin mặt trời (PV), thành phần cốt lõi của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời, được phân loại theo vật liệu và quy trình thành các loại như silicon tinh thể, màng mỏng, perovskite và pin hữu cơ. Pin silicon tinh thể, nổi tiếng với hiệu suất chuyển đổi cao, nguồn nguyên liệu dồi dào và an toàn với môi trường, vẫn là công nghệ chủ đạo trong sản xuất quy mô lớn.
Việc ứng dụng rộng rãi công nghệ PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) đã thúc đẩy đáng kể hiệu suất của pin silicon tinh thể trong những năm gần đây. Đồng thời, các công nghệ mới nổi như pin perovskite đã trở thành chủ đề nghiên cứu nóng trên toàn cầu. Những loại pin này đang đạt được hiệu suất chuyển đổi trong phòng thí nghiệm tương đương với silicon tinh thể, và trong khi quá trình công nghiệp hóa đang tiến triển, vẫn còn những thách thức trong việc mở rộng quy mô và đảm bảo tính ổn định lâu dài.
Hệ thống quang điện được cải tiến và các ứng dụng đa dạng.
Hệ thống quang điện đang ngày càng hoàn thiện về độ chính xác và khả năng mở rộng. Việc áp dụng hệ thống 1.500V hiện nay đã vượt qua tiêu chuẩn 1.000V cũ, giúp cải thiện an toàn và độ tin cậy của lưới điện đồng thời nâng cao chất lượng phát điện. Các ứng dụng tích hợp như “quang điện + nông nghiệp”, “quang điện + nuôi trồng thủy sản” và “quang điện + kiến trúc” đang mở rộng phạm vi. Những đổi mới như lưới điện siêu nhỏ và lưới điện thông minh đang tích hợp sâu hơn nữa năng lượng quang điện với cơ sở hạ tầng điện truyền thống.
Xu hướng công nghệ quang điện toàn cầu
Các quốc gia trên toàn thế giới đang đẩy nhanh quá trình đổi mới trong toàn bộ chuỗi giá trị quang điện mặt trời như một bước đi chiến lược nhằm thúc đẩy các ngành công nghiệp mới nổi. Những nỗ lực này tập trung vào việc nâng cao vật liệu, quy trình sản xuất và ứng dụng hệ thống để giảm chi phí và tăng cường khả năng cạnh tranh.
Các thành phần cốt lõi của hệ thống quang điện đang hướng tới hiệu suất cao hơn và chi phí thấp hơn.
Các tế bào silicon tinh thể, với hệ sinh thái công nghiệp đã được thiết lập vững chắc, sẽ tiếp tục thống trị sản xuất. Những cải tiến trong tương lai sẽ tập trung vào hiệu suất chuyển đổi cao hơn, giảm tiêu thụ vật liệu và năng lượng, và giảm chi phí sản xuất. Các công nghệ như perovskite và tế bào quang điện ghép nối tiếp đại diện cho bước tiến tiếp theo, với các khoản đầu tư đáng kể nhằm cải thiện hiệu suất và độ ổn định của thiết bị. Khi các vấn đề về ứng dụng quy mô lớn và độ tin cậy được giải quyết, tế bào perovskite dự kiến sẽ định hình lại thị trường quang điện.
Mở rộng các kịch bản ứng dụng cho công nghệ quang điện.
Các quốc gia đang điều chỉnh các ứng dụng quang điện (PV) cho phù hợp với điều kiện đặc thù của mình, thúc đẩy các phát triển như hệ thống quang điện tích hợp vào tòa nhà (BIPV), các trang trại năng lượng mặt trời nổi, nông nghiệp tích hợp PV và mái che năng lượng mặt trời cho xe hơi. Các nghiên cứu liên quan nhấn mạnh vào các sản phẩm chuyên dụng, công nghệ điều khiển tích hợp và sự phối hợp vận hành để nâng cao tính linh hoạt và hiệu suất.
Sự phát triển công nghệ quang điện của Trung Quốc
Trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 13, công nghệ quang điện của Trung Quốc đã có những bước tiến vượt bậc, được thúc đẩy bởi sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp. Các thành phần quan trọng như pin mặt trời và mô-đun quang điện đạt được năng lực sản xuất hàng đầu thế giới, trong khi thiết bị sản xuất tiến gần hơn đến việc nội địa hóa hoàn toàn. Việc tích hợp các công nghệ thông minh vào hệ thống quang điện đã tối ưu hóa hiệu suất hơn nữa.
Công nghệ sản xuất pin mặt trời và mô-đun quang điện hàng đầu thế giới.
Đến cuối Kế hoạch 5 năm lần thứ 13, Trung Quốc đã chuyển đổi từ các tế bào quang điện đa tinh thể truyền thống có lớp nền nhôm sang các tế bào PERC đơn tinh thể tiên tiến. Hiệu suất chuyển đổi trung bình của các tế bào silicon tinh thể đã tăng từ 18,5% vào đầu giai đoạn lên 22,8%, phản ánh một bước tiến vượt bậc trong công nghệ sản xuất.
Các công nghệ mới nổi như TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction) và IBC (Interdigitated Back Contact) đang ngày càng được công nghiệp hóa, với các doanh nghiệp Trung Quốc liên tục lập kỷ lục thế giới về hiệu quả sản xuất. Tương tự, những tiến bộ trong công nghệ perovskite đã cho phép các nhà nghiên cứu Trung Quốc sánh ngang với các nhà lãnh đạo toàn cầu về kỷ lục hiệu quả phòng thí nghiệm, và đang tiếp tục tiến tới thương mại hóa.
Thiết bị sản xuất tiên tiến và được sử dụng trong nước.
Ngành sản xuất thiết bị quang điện của Trung Quốc đã chuyển dịch từ sản xuất cấp thấp sang sản xuất cấp cao. Khả năng tùy chỉnh cao, tự động hóa và số hóa đang biến ngành này thành một cường quốc sản xuất thông minh. Các linh kiện quan trọng như tấm polysilicon, tế bào và mô-đun hiện nay chủ yếu được sản xuất bằng công nghệ trong nước.
Hệ thống quang điện thông minh và hiệu quả hơn.
Các công nghệ mới, bao gồm hệ thống theo dõi và thiết kế 1.500V, đang làm tăng công suất đầu ra của hệ thống quang điện. Robot thông minh, máy bay không người lái, phân tích dữ liệu lớn và các công nghệ truyền thông tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong vận hành và bảo trì hệ thống, từ đó nâng cao hiệu suất hơn nữa.
Xu hướng công nghệ quang điện tại Trung Quốc
Là thị trường điện mặt trời lớn nhất thế giới, Trung Quốc đóng vai trò then chốt trong việc ươm mầm và ứng dụng các công nghệ năng lượng mặt trời mới. Trong tương lai, quốc gia này đặt mục tiêu dẫn đầu sự đổi mới toàn cầu trong lĩnh vực công nghệ điện mặt trời công nghiệp hóa.
Hiệu suất cao hơn cho các tế bào quang điện.
Các tế bào silicon tinh thể sẽ tiếp tục chiếm ưu thế, trong khi công nghệ PERC tiếp tục phát triển. Các tế bào silicon tinh thể loại N, sử dụng công nghệ TOPCon hoặc HJT, sẵn sàng trở thành lựa chọn chủ đạo tiếp theo khi sự cân bằng giữa chi phí và hiệu quả được hoàn thiện. Các tế bào hiệu năng cao như perovskite và tế bào ghép nối tiếp sẽ thúc đẩy những đột phá hơn nữa về hiệu suất khi quá trình công nghiệp hóa tiến triển.
Các mô-đun được nâng cấp với hai ưu tiên: hiệu quả và độ tin cậy.
Các công nghệ như mô-đun nửa tế bào, mô-đun xếp lớp và mô-đun đa thanh dẫn sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn. Mô-đun hai mặt, cung cấp khả năng tạo ra điện năng cao hơn, dự kiến sẽ trở thành xu hướng chủ đạo, được hỗ trợ bởi các vật liệu và kỹ thuật đóng gói mới giúp cải thiện độ bền.
Các hệ thống quang điện thông minh hơn, đa dạng hơn.
Các bộ biến tần sẽ phát triển theo hướng công suất cao hơn, vận hành thông minh hơn và tích hợp liền mạch với hệ thống lưu trữ năng lượng. Những đổi mới trong công nghệ quang điện tích hợp vào tòa nhà (BIPV) và các ứng dụng mới khác sẽ mở ra thêm nhiều cơ hội cho sự phát triển của năng lượng mặt trời, tối đa hóa tiềm năng của nó trong nhiều kịch bản khác nhau.
