Lịch sử phát triển công nghệ của các mô-đun quang điện

Sự phát triển của công nghệ mô-đun quang điện có thể bắt nguồn từ cuối thế kỷ 19, khi các nhà vật lý phát hiện ra rằng một số vật liệu có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện.Theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã nắm vững kỹ thuật chế tạo pin mặt trời và liên tục cải thiện và tối ưu hóa thiết kế và hiệu suất của các pin này.Bài viết này sẽ mô tả chi tiết lịch sử phát triển công nghệ module quang điện.

Phòng pin mặt trời thế hệ đầu tiên (1954)

Thế hệ pin mặt trời đầu tiên được phát minh bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1954.Loại pin này được làm bằng vật liệu silicon và được gọi là pin mặt trời silicon đơn tinh thể.Hiệu quả của loại pin này rất thấp, chỉ khoảng 6%, nhưng nó mở ra con đường cho nghiên cứu và phát triển pin mặt trời.

Các pin mặt trời thế hệ thứ hai (1970s)

Các tế bào năng lượng mặt trời thế hệ thứ hai được làm bằng silic đa tinh thể và được gọi là tế bào năng lượng mặt trời silic đa tinh thể.Các tế bào như vậy rẻ hơn so với các tế bào năng lượng mặt trời silic đơn tinh thể và có hiệu quả cải thiện, đạt khoảng 10%.

Vào giữa những năm 1970, các nhà nghiên cứu bắt đầu nghiên cứu việc sử dụng các vật liệu bán dẫn hợp chất để tạo ra pin mặt trời.Loại pin này được gọi là pin mặt trời hiệu quả cao vì nó hiệu quả hơn so với pin mặt trời silicon đa tinh thể.Một trong những pin mặt trời bán dẫn hợp chất là pin mặt trời gallium arsenide, có hiệu suất hơn 20%.

Các pin mặt trời thế hệ thứ ba (1990s)

Nghiên cứu về pin mặt trời thế hệ thứ ba bắt đầu vào giữa những năm 1990.Loại pin mặt trời này sử dụng nhiều loại vật liệu hơn, bao gồm vật liệu hữu cơ, pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm và pin mặt trời perovskite.

Các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ sử dụng các polyme hữu cơ làm vật liệu bán dẫn.Tuy nhiên, hiệu suất của pin mặt trời hữu cơ rất thấp, chỉ khoảng 3%.

Các tế bào năng lượng mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm (DSSC) sử dụng các phân tử thuốc nhuộm để chuyển đổi ánh sáng thành điện.Loại pin mặt trời này hiệu quả hơn so với pin mặt trời hữu cơ và có thể đạt khoảng 10%.DSSC có chi phí thấp và quy trình sản xuất đơn giản, làm cho nó phù hợp để sử dụng trong sản xuất quy mô lớn.

Các pin mặt trời perovskite là một trong những pin mặt trời thế hệ thứ ba hứa hẹn nhất.Nó sử dụng vật liệu perovskite làm chất bán dẫn và có thể đạt hiệu quả cao hơn, hiện vượt quá 20%.Loại pin này rẻ hơn để sản xuất và có độ ổn định và độ bền cao hơn.

Các pin mặt trời thế hệ thứ tư (thời điểm đầu thế kỷ 21)

Các pin mặt trời thế hệ thứ tư là công nghệ pin mặt trời mới nhất và hứa hẹn nhất.Các loại vật liệu của pin mặt trời thế hệ thứ tư đa dạng hơn, bao gồm vật liệu hữu cơ, vật liệu vô cơ và vật liệu lai.

Các tế bào mặt trời lai hữu cơ và vô cơ (HIBC) là một công nghệ quan trọng trong thế hệ pin mặt trời thứ tư.Pin sử dụng hỗn hợp các vật liệu hữu cơ và vô cơ để đạt được sự kết hợp hiệu quả cao và tuổi thọ dài.Hiệu quả của pin mặt trời HIBC đã vượt quá 15%, và chi phí sản xuất thấp, làm cho nó phù hợp để sử dụng trong sản xuất hàng loạt.

Ngoài pin mặt trời HIBC, pin mặt trời thế hệ thứ tư cũng bao gồm pin mặt trời chấm lượng tử, pin mặt trời nanowire, pin mặt trời graphene, v.v.Các công nghệ này vẫn đang được nghiên cứu và phát triển, nhưng đã chứng minh hiệu quả và tiềm năng cao.

Tóm lại

Theo thời gian, hiệu quả và chi phí của pin mặt trời đã dần được cải thiện và một loạt các công nghệ pin mặt trời đã xuất hiện.Hiệu quả của pin mặt trời thế hệ đầu tiên chỉ là 6%, trong khi hiệu quả của pin mặt trời thế hệ thứ tư đã vượt quá 15%.Trong tương lai, với sự phát triển và tối ưu hóa liên tục của công nghệ pin mặt trời, chi phí năng lượng mặt trời sẽ tiếp tục giảm.và vị trí của nó trong ngành công nghiệp năng lượng sẽ trở nên ngày càng quan trọng.