Nội dung chính:
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tuổi thọ của Pin năng lượng mặt trời? – Pin năng lượng mặt trời đang dần trở thành một giải pháp phổ biến trong việc sử dụng năng lượng sạch và tiết kiệm, bền vững cho các hộ gia đình, doanh nghiệp, và cả những khu vực khó tiếp cận với điện lưới. Vậy cấu tạo của nó ra sao, cách hoạt động thế nào và tuổi thọ là bao lâu?. Bài viết này Venergy sẽ giải đáp thắc mắc cho bạn!
Pin năng lượng mặt trời là gì?
Vật liêu làm Pin năng lượng mặt trời
Cấu tạo của Pin năng lượng mặt trời
Tấm pin năng lượng mặt trời, hay còn gọi là tấm pin quang điện, bao gồm 8 bộ phận chính, mỗi bộ phận đều có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời.
- Khung nhôm: Khung nhôm có chức năng tạo ra kết cấu chắc chắn, giúp tích hợp các thành phần như solar cell và các bộ phận khác. Với thiết kế cứng cáp nhưng nhẹ, khung nhôm bảo vệ và cố định các bộ phận bên trong tấm pin, đảm bảo chúng không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại lực như gió lớn. Một số thương hiệu như Canadian Solar còn gia cố khung nhôm với thanh ngang và anode hóa để tăng độ bền và độ cứng của tấm pin. Màu sắc phổ biến của khung nhôm là bạc.
- Kính cường lực: Kính cường lực bảo vệ solar cell khỏi các yếu tố thời tiết khắc nghiệt như nhiệt độ cao, mưa, tuyết, bụi, và mưa đá (đường kính 2,5 cm trở xuống). Kính cường lực có độ dày từ 2-4mm, thường dao động trong khoảng 3.2-3.3mm, giúp bảo vệ tấm pin mà vẫn đảm bảo độ trong suốt để ánh sáng không bị phản xạ quá nhiều, từ đó tối ưu khả năng hấp thụ ánh sáng.
- Lớp màng EVA (Ethylene Vinyl Acetate):Tấm pin năng lượng mặt trời, hay còn gọi là tấm pin quang điện, bao gồm 8 bộ phận chính, mỗi bộ phận đều có một vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời.
- Lớp Solar cell (Tế bào quang điện): Pin mặt trời được cấu tạo từ các tế bào quang điện, hay còn gọi là solar cells. Những tế bào này thường được làm từ silic, một chất bán dẫn phổ biến. Trong mỗi tế bào, tinh thể silic được kẹp giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và busbar). Pin mặt trời sử dụng hai loại silic khác nhau, loại N và loại P, để tạo ra dòng điện.
- Tấm nền pin (Phía sau): Tấm nền có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm cho các thành phần bên trong. Vật liệu thường được sử dụng là polymer, nhựa PP, PVF hoặc PET. Tấm nền có độ dày thay đổi tùy thuộc vào hãng sản xuất, và phần lớn sẽ có màu trắng. Một số dòng tấm pin đặc biệt như của Canadian Solar (dòng BiKu) không có tấm nền phía sau, thay vào đó sử dụng kính cường lực trong suốt giúp pin hấp thụ ánh sáng từ cả hai mặt.
- Hộp đấu dây (Junction Box): Nằm ở phía sau tấm pin, hộp đấu dây là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện sinh ra từ các tế bào quang điện ra ngoài. Vì đây là điểm trung tâm của hệ thống, hộp đấu dây được thiết kế bảo vệ rất chắc chắn.
- Cáp điện DC: Đây là loại cáp chuyên dụng cho hệ thống năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều (DC) cực kỳ tốt và chống chịu được các yếu tố khắc nghiệt từ thời tiết như tia cực tím, bụi, nước và độ ẩm. Cáp điện cũng có khả năng chịu tác động cơ học khác.
- Jack kết nối MC4: Jack MC4 là đầu nối điện dùng để kết nối các tấm pin mặt trời với nhau. “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact. Loại jack kết nối này giúp việc gắn các tấm pin và dãy pin trở nên dễ dàng, chỉ cần kết nối các jack từ các tấm pin liền kề với nhau mà không cần công cụ hỗ trợ.
Mỗi bộ phận trong cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời đều đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng, giúp hệ thống hoạt động ổn định và bền lâu.
Nguyên lý hoạt động của Pin năng lượng mặt trời
Pin năng lượng mặt trời (hay còn gọi là pin quang điện) hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện (photoelectric effect), quá trình chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng.
Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời bao gồm một số lượng lớn các tế bào quang điện. Mỗi tế bào quang điện bao gồm hai lớp bán dẫn (semiconductor) được đặt lên nhau. Lớp bán dẫn dưới cùng có tính âm điện (n-type), trong khi lớp bán dẫn trên cùng có tính dương điện (p-type).
Khi ánh sáng chiếu vào tế bào quang điện, các hạt photon trong ánh sáng sẽ kích thích các electron trong lớp bán dẫn n-type, khiến chúng tách ra và tạo ra một lỗ trống trong lớp bán dẫn p-type. Sự chênh lệch điện thế giữa hai lớp bán dẫn sẽ tạo ra một dòng điện, khi các electron di chuyển từ lớp bán dẫn n-type sang lớp bán dẫn p-type để lấp đầy lỗ trống.
Để tối ưu hóa hiệu suất của tế bào quang điện, các tế bào này thường được kết hợp với nhau thành các mô-đun pin năng lượng mặt trời lớn hơn. Mô-đun này chứa nhiều tế bào quang điện được kết nối theo hình thức song song hoặc nối tiếp, giúp gia tăng dòng điện và điện thế. Sau đó, các mô-đun này sẽ được kết hợp với nhau để tạo thành các bảng pin mặt trời lớn hơn, có khả năng sản xuất năng lượng điện lớn, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng của các công trình và khu vực rộng lớn.
Tuổi thọ của Pin năng lượng mặt trời là bao lâu?
Tuổi thọ của pin năng lượng mặt trời chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có chất lượng vật liệu sản xuất, môi trường sử dụng và quá trình bảo trì, vận hành pin. Các pin mặt trời được sản xuất bởi các thương hiệu uy tín, sử dụng vật liệu chất lượng cao và được bảo trì đúng cách, thường có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm hoặc lâu hơn.
Tuy nhiên, nếu pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trong môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như nơi có nhiều bụi bẩn, độ ẩm cao hoặc nhiệt độ cực đoan, tuổi thọ của chúng có thể giảm đi đáng kể. Các yếu tố này có thể làm giảm hiệu quả hoạt động của pin và tăng tốc quá trình hư hỏng.
Ngoài ra, hiệu suất của pin mặt trời có thể giảm dần theo thời gian do quá trình oxy hóa, mòn vật liệu và sự tác động của các yếu tố tự nhiên. Thông thường, các nhà sản xuất pin mặt trời cam kết rằng sau một thời gian sử dụng, hiệu suất của pin sẽ giảm không quá 20% so với mức hiệu suất ban đầu. Điều này có nghĩa là pin vẫn sẽ tiếp tục hoạt động hiệu quả trong nhiều năm, mặc dù hiệu suất có thể giảm một chút theo thời gian.
Bình luận