Ngày: 03/10/2025.
🌞 NGUYÊN LÝ QUANG ĐIỆN VÀ ĐẶC TUYẾN I–V CỦA TẤM PIN MẶT TRỜI
(Theo datasheet JA Solar JAM72S30-550/MR – công nghệ Mono PERC, 550 Wp)
1️⃣ Giới thiệu
Điện mặt trời (PV) là công nghệ chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện trong vật liệu bán dẫn.
Tấm pin mặt trời là phần tử quan trọng nhất của hệ thống. Việc hiểu rõ đặc tuyến I–V (dòng–áp) và P–V (công suất–áp) giúp kỹ sư:
-
Xác định số lượng tấm pin trong chuỗi.
-
Kiểm tra dải MPPT của inverter.
-
Ước lượng công suất thực tế khi vận hành.
2️⃣ Nguyên lý quang điện
Khi photon chiếu vào lớp bán dẫn, năng lượng của nó làm bật các electron ra khỏi liên kết. Các electron và lỗ trống được tách ra bởi điện trường nội tại của lớp tiếp giáp p–n, tạo thành dòng điện một chiều (DC).
Ghép nối nhiều cell (thường 144 cell cho module 550 Wp) → tạo thành tấm pin có điện áp và dòng cao hơn.
3️⃣ Thông số kỹ thuật tại STC
| Thông số | Ký hiệu | Giá trị |
|---|---|---|
| Công suất cực đại | Pmax | 550 W |
| Điện áp hở mạch | Voc | 49.9 V |
| Dòng ngắn mạch | Isc | 13.93 A |
| Điện áp tại công suất cực đại | Vmp | 41.96 V |
| Dòng tại công suất cực đại | Imp | 13.11 A |
| Hiệu suất module | η | 21.3 % |
| Hệ số nhiệt Voc | βVoc | –0.275 %/°C |
| Hệ số nhiệt Pmax | γPmax | –0.35 %/°C |
(Điều kiện STC: 1000 W/m², 25 °C, AM 1.5G)
4️⃣ Đặc tuyến I–V và P–V
Hình 1 – Đặc tuyến I–V theo bức xạ mặt trời (irradiance):
Khi bức xạ giảm, dòng Isc giảm gần tuyến tính, trong khi Voc giảm nhẹ.
Hình 2 – Đặc tuyến P–V theo bức xạ:
Công suất cực đại Pmax giảm theo bức xạ. Ở 800 W/m², Pmax ≈ 410 W.
Hình 3 – Đặc tuyến I–V theo nhiệt độ:
Khi nhiệt độ tăng, Voc giảm mạnh, làm giảm Pmax khoảng 0.35 % cho mỗi °C tăng.
5️⃣ Ảnh hưởng của điều kiện môi trường
| Điều kiện | Voc (V) | Isc (A) | Vmp (V) | Imp (A) | Pmax (W) |
|---|---|---|---|---|---|
| STC – 1000 W/m², 25 °C | 49.9 | 13.93 | 41.96 | 13.11 | 550 |
| 800 W/m², 45 °C | 46.3 | 11.09 | 38.9 | 10.47 | 408 |
| 600 W/m², 45 °C | 46.1 | 8.3 | 38.8 | 7.9 | 306 |
→ Bức xạ thấp và nhiệt độ cao làm giảm công suất 20–30 % so với STC.
6️⃣ Tính toán ứng dụng thực tế
Công thức điện áp hở mạch khi nhiệt độ thay đổi:
Voc(T) = Voc(STC) × [1 + βVoc × (T – 25)]
Tại –5 °C:
Voc(–5 °C) = 49.9 × [1 + (–0.00275) × (–30)] ≈ 54.0 V
Giới hạn chuỗi:
-
Hệ 1000 VDC → tối đa 18 tấm.
-
Hệ 1500 VDC → tối đa 27 tấm.
Công thức điện áp làm việc khi nhiệt độ cao:
Vmp(T) = Vmp(STC) × [1 + γPmax × (T – 25)]
Tại 70 °C:
Vmp(70 °C) = 41.96 × [1 + (–0.0035) × (45)] ≈ 35.6 V
Chuỗi 18 tấm → Vmp ≈ 35.6 × 18 = 640 V
→ Inverter cần dải MPPT bao trùm 600 – 800 V.
7️⃣ Tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan
-
IEC 61215, 61730: Đánh giá chất lượng & an toàn module.
-
IEC 60904, 60891: Đo & hiệu chỉnh đặc tuyến I–V.
-
IEC 62109, EN 50530: Hiệu suất MPPT của inverter.
-
IEC 62446-1: Kiểm định & nghiệm thu hệ thống PV.
8️⃣ Kết luận
-
Dòng Isc phụ thuộc bức xạ.
-
Điện áp Voc phụ thuộc nhiệt độ.
-
Pmax chịu ảnh hưởng đồng thời cả hai yếu tố.
Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, công suất thực tế của module 550 Wp thường đạt 400–450 W.
Khi thiết kế, cần kiểm tra Voc_cold để giới hạn số tấm pin và Vmp_hot để chọn inverter phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu.
Mọi thông tin tư vấn về điện mặt trời doanh nghiệp hay gia đình xin liên hệ:
Thông qua Messenger của MPSe
Điện thoại / Zalo: 0904 686 673
Youtube: https://www.youtube.com/@MaiPhuongSolar-MPSE/shorts
Tiktok: https://www.tiktok.com/@mpse27
Mai Phương Solar Energy – Giải pháp năng lượng sạch cho tương lai bền vững
