Nội dung chính:
Một trong những phát minh đột phá có tính bước ngoặt trong ngành sản xuất và tái tạo năng lượng xanh chính là Tấm pin năng lượng mặt trời, nhờ đó mà mang đến rất nhiều lợi ích, nó được ứng dụng khá rộng rãi hiện nay. Cùng Venergy tìm hiểu chi tiết nhé!
Pin mặt trời là gì?
Pin mặt trời là một thiết bị điện tử nhận ánh sáng mặt trời và chuyển hóa trực tiếp thành điện năng. Các cell pin năng lượng mặt trời liên kết với nhau được gọi là mô-đun năng lượng mặt trời, các mô-đun ghép thành các đơn vị lớn hơn được gọi là tấm pin mặt trời.
Cũng giống như các cell pin, các mô-đun cũng được thiết kế để tạo ra điện, nhưng không phải bằng hóa chất mà thay vào đó các cell pin của tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra năng lượng bằng cách thu ánh sang mặt trời. Chúng được gọi là tế bào quang điện vì chúng sử dụng ánh sáng mặt trời.
Ánh sáng được tạo ra từ các hạt nhỏ gọi là photon, vì vậy ánh sáng mặt trời mang theo hàng nghìn tỷ photon. Nếu chúng ta đặt một tấm pin mặt trời vào đường đi của nó và bắt các photon năng lượng này sau đó chuyển chúng thành dòng điện thì sẽ tạo ra một lượng điện và điện áp hữu ích.
Cấu tạo và cách hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
Cấu tạo của tấm pin năng lượng
Trong cấu tạo của pin năng lượng mặt trời có một thành phần quan trọng được gọi là silicon. Silicon chính là một chất bán dẫn tuyệt vời, là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Silicon có thể hoạt động như chất cách điện ở nhiệt độ thấp, còn ở nhiệt độ phòng thì nó lại trở thành chất dẫn điện.
► Kính cường lực: Mặt kích trước là phần nặng nhất, dày khoảng 2 – 4mm, có chức năng bảo vệ và đảm bảo độ bên cho toàn bộ tấm pin quang điện. Việc chọn kính cẩn thận, kiểm tra độ cứng cáp, khả năng dẫn truyền ánh sáng, phản xạ ánh sáng và thêm vào các lớp vật liệu chống phản quang, có thể mang lại sự cải thiện về hiệu suất tổng thể của tấm pin năng lượng mặt trời.
► Tấm cách nhiệt: Là tấm áp ở mặt sau. Nó được làm từ vật liệu nhựa có khả năng cách điện, cách nhiệt bảo vệ và che chắn cho các tế bào quang điện khỏi thời tiết xấu và độ ẩm. Tấm nền này có màu sắc, độ dày và vật liệu chế tạo khác nhau. Nhưng thường là màu trắng dạng cuộn hoặc tấm ván.
► Vật liệu đóng gói: Đóng vai trò là chất kết dính giữa các lớp khác nhau của tấm pin Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng làm chất đóng gói là EVA – Ethylene Vinyl Acetate. Nó là một loại polymer dạng cuộn, được phết vào cả mặt trước và sau của tế bào quang điện. Khi chịu một lượng nhiệt lớn của quá trình nung nóng chân không, EVA sẽ như gel và kết hợp với các tế bào quang điện. Chất lượng của quá trình này sẽ đảm bảo tuổi thọ cho chính tấm pin, ảnh hưởng đến việc truyền ánh sáng, tốc độ xử lý và khả năng chống lại tác động của tia UV.
► Khung nhôm: Có chức năng đảo bảo độ bền, an toàn cũng như định hình cho tấm pin năng lượng mặt trời.
► Hộp nối mạch điện: Hộp nối có chức năng chứa các kết nối điện của tấm pin không bị lộ ra bên ngoài. Nó chứa các đi-ốt bảo vệ cho các dây cáp để kết nối các tấm năng lượng. Khi chọn hộp nối, nhà sản xuất chú ý đến chất lượng nhựa, mức độ niêm phong kín, loại kết nối của ruy băng và chất lượng của đi-ốt nối tắt.
Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
Năng lượng của ánh sáng mặt trời gồm rất nhiều các hạt rất nhỏ được gọi là photon, được tỏa ra từ mặt trời. Khi những hạt photon này va chạm với các nguyên tử silicon có trong tấm pin năng lượng mặt trời sẽ truyền năng lượng của chúng tới các electron rời rạc nhằm kích thích để làm cho các electron đang liên kết với nguyên tử bị bật ra khỏi nguyên tử khiến cho nguyên từ bị thiếu electron và xuất hiện các chỗ trống.
Sau đó, các hạt photon trong ánh sáng mặt trời sẽ dồn các electron rải rác này vào trong một dòng điện. Khi đó trong pin sẽ xảy ra sự mất cân bằng về dòng điện. Việc này có tác dụng tạo ra một con dốc để dồn các electron cùng chảy theo một hướng.
Các nguyên tử silicon sẽ được sắp xếp trong cùng một cấu trúc liên kết chặt chẽ. Bằng cách ép nhỏ một lượng các nguyên tố khác vào trong cùng cấu trúc sẽ tạo ra 2 loại silicon khác nhau là n và p (bán dẫn âm và bán dẫn dương). Bên trong chất bán dẫn n có lẫn tạp chất là các nguyên tố thuộc nhóm V, sử dụng 4 electro tạo liên kết và một electron bên ngoài liên kết lỏng lẻo với nhân là các electron dẫn điện chính. Chất bán dẫn p có lẫn tạp chất là các nguyên tố nhóm III, dẫn điện bằng lỗ trống.
Trong cùng một tấm pin mặt trời thì hai loại bán dẫn này đặt cạnh nhau sẽ tạo ra sự dịch chuyển của electron của loại n di chuyển sang để lấp vào chỗ trống của loại p. Khi đó, silicon loại n tích điện dương, loại p tích điện dương nên sẽ tạo ra một điện trường trên tấm pin đó.
Thông thường, pin năng lượng mặt trời sẽ được lắp đặt tại nơi có nhiều ánh sáng mặt trời như trên mái nhà, các công trình đèn đường, độ dốc tấm pin năng lượng mặt trời được đặt theo hướng nghiêng để có thể dễ dàng hấp thụ ánh nắng mặt trời. Khi đó, tấm pin sẽ chuyển đổi quang năng thành điện năng. Điện được tạo ra từ ánh sáng mặt trời sẽ được sử dụng như điện lưới thông thường.
Phân loại pin nặng lượng mặt trời
Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời là các silic tinh thể, nó được chia thành 3 loại:
- Đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất lên tới 16%. Chúng thường có giá thành cao do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.
- Đa tinh thể: làm từ các thỏi đúc-đúc từ silic nung chảy cẩn thận sau đó được làm nguội và làm rắn. Các loại pin này có giá rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.
- Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể: Loại này thường có hiệu suất thấp nhất và có giá rẻ nhất trong các loại vì không cần phải cắt từ thỏi silicon. Các công nghệ trên là sản suất tấm, nói cách khác, các loại trên có độ dày 300 μm tạo thành và xếp lại để tạo nên module.
Bình luận