Nội dung chính:
Mặt trời là nguồn năng lượng mà con người có thể tận dụng được: sạch sẽ, đáng tin cậy, gần như vô tận và có ở khắp mọi nơi. Việc thu giữ năng lượng mặt trời không thải ra khí và nước độc hại, do đó không góp phần vào vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính. Bài viết dưới đây của Venergy sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về thành phần, các vật liệu cấu tạo pin năng lượng mặt trời và sơ đồ nguyên lý trong quá trình chuyển đổi quang năng thành điện năng.
Pin năng lượng mặt trời là gì?
Tấm pin năng lượng mặt trời ( hay tấm pin quang điện ) là một thiết bị có khả năng chuyển đổi ánh nắng thành dòng điện, hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện. Chúng là thành phần quan trọng trong hệ thống điện năng lượng mặt trời và được ứng dụng nhiều trong thực tế. Chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo xa, hoặc phục vụ các hoạt động trên không gian; cụ thể như các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước…
Vậy cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời, vật liệu làm pin mặt trời thế nào? Sơ đồ nguyên lý pin mặt trời ra sao? Nó biến ánh sáng mặt trời quang năng thành điện năng thế nào?
Cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Tấm pin năng lượng mặt trời gồm nhiều tế bào quang điện được ghép lại với nhau, thông thường 60 – 72 tế bào cho một tấm pin. Mỗi tế bào PV bao gồm một lớp silicon mỏng được phủ bởi các lớp vật liệu khác để bảo vệ và tối ưu hóa hiệu quả hoạt động. Các tế bào được liên kết bằng dây dẫn điện và được bảo vệ bởi lớp kính, khung nhôm, hộp đựng. Mặt sau của pin có lớp màng phản xạ để tối ưu hóa hiệu quả thu gom ánh sáng.
Hai loại silicon được sử dụng phổ biến là silicon loại n (nhiều electron tự do) và silicon loại p (nhiều “lỗ trống”). Khi hai loại silicon này được ghép lại với nhau, sẽ tạo ra một điện trường tại giao diện giữa chúng.
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời
Nguyên lý hoạt động của năng lượng mặt trời bắt đầu bằng việc hấp thụ ánh sáng mặt trời qua các tấm pin mặt trời, thường làm từ dạng đa tinh thể silicon. Ánh nắng sẽ được chuyển đổi từ quang năng thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời. Dòng điện một chiều đi qua Inverter sẽ được chuyển thành dòng điện xoay chiều (AC) 220V cùng tần số và công suất với lưới điện quốc gia.
Hệ thống sạc năng lượng nạp đầy điện vào ắc quy lưu trữ, đảm bảo nguồn điện dự phòng cho những thời điểm không có ánh sáng mặt trời. Cuối cùng, dòng điện được chuyển đổi và lưu trữ sẽ hòa vào mạng lưới điện quốc gia, cung cấp điện cho các thiết bị và tải tiêu thụ.
Năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên thiên nhiên tái tạo và không giới hạn. Trong khi đó, các nguồn không tái tạo như dầu mỏ và than đá cần hàng triệu năm để hình thành và có trữ lượng hữu hạn trong lòng đất. Sự khác biệt này là yếu tố then chốt trong việc lựa chọn nguồn năng lượng bền vững cho tương lai.
Lợi ích, ưu điểm của nguồn năng lượng mặt trời
Dưới đây là những lợi ích của năng lượng mặt trời mang lại cho con người để biết thêm về nguồn năng lượng xanh sạch và vô tận từ thiên nhiên này.
Bền vững và tái tạo
Mặt trời có thể thỉnh thoảng ẩn sau những đám mây, nhưng chúng sẽ không cạn kiệt trong tương lai gần. So với các nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ tự cạn kiệt trong vài thập kỷ tới, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo. Chúng tạo ra điện mà không làm tổn hại đến môi trường, vì không có khí nhà kính thải ra trong khi các tấm pin mặt trời đang hoạt động. Năng lượng mặt trời cũng bền vững, đáp ứng nhu cầu năng lượng của hiện tại mà không ảnh hưởng đến nhu cầu của tương lai.
Năng lượng mặt trời là một nguồn tài nguyên dồi dào có thể được khai thác từ bất kỳ vị trí địa lý nào. Trái ngược với một quan niệm sai lầm phổ biến, các tấm pin mặt trời cũng hoạt động ở vùng khí hậu lạnh. Trong khi phơi nắng lâu hơn sẽ cho phép hệ thống điện mặt trời tạo ra nhiều điện hoặc nhiệt hơn, các hệ thống hiện đại cũng có thể tạo ra năng lượng ở những khu vực ít ánh sáng mặt trời.
Tiết kiệm kinh phí
Tính năng hấp dẫn nhất của năng lượng mặt trời đối với chủ nhà là tiết kiệm đáng kể hóa đơn tiền điện hàng tháng mà hệ thống điện mặt trời gia đình cung cấp. Trái ngược với việc trả các hóa đơn điện nước mỗi tháng, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời mang lại lợi tức đầu tư.
Một điểm quan trọng khác cần xem xét là giá điện trong khu vực dân cư đã liên tục tăng trong vài năm qua, và như nhiều người đồng ý, nó sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới. Sử dụng điện năng lượng mặt trời và tiêu thụ điện sản xuất trong nhà của bạn sẽ giúp bạn khỏi nổi lo giá điện tăng cao trong tương lai.
Ngoài ra, điện dư thừa cũng có thể được đưa vào lưới điện và được chi trả ngược trở lại. Một yếu tố nữa phải kể đến chính là Giá của hệ thống pin mặt trời đã giảm đáng kể trong thời gian gần đây.
Lợi ích về môi trường
Hầu hết điện được tạo ra đến từ nhiên liệu hóa thạch như than đá và khí đốt tự nhiên. Chiết xuất và sử dụng nhiên liệu hóa thạch rất tốn kém và có hại cho môi trường. Ngược lại, năng lượng mặt trời là miễn phí và sẵn có dồi dào – nếu chúng ta có thể nắm bắt toàn bộ nguồn năng lượng này chỉ trong một giờ, chúng ta có thể cung cấp điện cho toàn thế giới trong một năm!
Bằng cách đầu tư vào năng lượng mặt trời, bạn có thể giúp giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch để ủng hộ một trong những nguồn năng lượng phù hợp, phong phú nhất mà chúng ta có: mặt trời của chúng ta.
Tạo ra điện bằng năng lượng mặt trời thay vì nhiên liệu hóa thạch có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính, đặc biệt là carbon dioxide (CO2). Khí nhà kính, được tạo ra khi nhiên liệu hóa thạch bị đốt cháy, dẫn đến nhiệt độ toàn cầu và biến đổi khí hậu tăng cao. Biến đổi khí hậu góp phần gây ra các vấn đề nghiêm trọng về môi trường và sức khỏe cộng đồng, bao gồm ảnh hưởng xấu đến thời tiết, mực nước biển dâng cao và thay đổi hệ sinh thái. Bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời, bạn có thể giảm nhu cầu nhiên liệu hóa thạch, hạn chế khí thải nhà kính và thu nhỏ lượng khí thải carbon của bạn. Một ngôi nhà lắp đặt năng lượng mặt trời có thể có tác động có thể đo lường được đối với môi trường.
Mang tính ổn định
- Khi bạn sử dụng năng lượng điện mặt trời đều đặn mỗi tháng bạn có thể tự kiểm soát được lượng điện năng tiêu thụ mỗi tháng.
- Có thể tránh những buổi cắt điện định kì hàng tháng của các nhà máy điện.
- Đặc biệt với các nhà máy nên sử dụng năng lượng mặt trời để hạn chế tình trạng trì trệ công việc sản xuất do quá trình mất điện gây ra.
Bảo trì thấp và tuổi thọ lâu dài
Như chúng tôi đã đề cập trước đây, điện mặt trời không yêu cầu bất kỳ nguồn cung bên ngoài nào để nó hoạt động, do đó, chi phí sản xuất năng lượng và bảo trì của nó thực tế bằng không. Chi phí duy nhất liên quan đến việc sử dụng năng lượng mặt trời là sản xuất và lắp đặt các thành phần.
Các Tấm pin có thể kéo dài đến 30 năm ngay cả khi thỉnh thoảng tiếp xúc với điều kiện thời tiết xấu. Hầu hết các nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời cung cấp bảo hành lâu dài, thường là bảo hành sản phẩm có giới hạn 12 năm và bảo hành hiệu suất điện năng có giới hạn 25 năm. Về mặt bảo trì, thỉnh thoảng có thể cần phải làm sạch, nhưng ngoài việc bảo trì các tấm pin mặt trời thì khả năng bảo trì khá thấp. Điều này có nghĩa là mặc dù đầu tư ban đầu lớn, không có chi phí bổ sung liên quan đến việc sử dụng nó, vì vậy việc cài đặt được thực hiện nhanh chóng.
Đơn giản, dễ lắp đặt, vận hành tự động
Nhiều người nghĩ sử dụng năng lượng mặt trời là rắc rối – phức tạp nên khi nhắc tới đa số phần lớn rất ngại lắp đặt và sử dụng. Chính những suy nghĩ sai lệch này đã dần đẩy việc sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng xa cuộc sống. Trái với những suy nghĩ trái ngược đó là nguồn năng lượng mặt trời rất dễ lắp đặt hơn nguồn điện truyền thống. Hệ thống điện mặt trời có thể dùng điều khiển từ xa hoặc tích hợp các thiết bị điện tử lại với nhau để sử dụng dễ dàng hơn.
Bình luận