Pin năng lượng mặt trời là một thiết bị chuyển đổi quang năng thành điện năng, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch. Với sự phát triển của công nghệ, pin mặt trời ngày càng trở nên phổ biến và giá cả phải chăng, mở ra nhiều cơ hội mới để ứng dụng pin mặt trời trong đời sống. Cùng Venergy tìm hiểu chi tiết nhé!
Pin năng lượng mặt trời là gì?
Pin năng lượng mặt trời (Solar panel) hay tấm pin quang điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện mặt trời, nó được tạo thành từ nhiều tế bào quang điện (solar cells). Các tế bào quang điện được hình thành bằng cách kết hợp lớp silicon với photpho hoặc boron để tạo thành các loại pin mặt trời tương ứng (Pin mặt trời loại N và loại P).
Việc sử dụng pin năng lượng mặt trời cho ngôi nhà sẽ giúp hộ gia đình tiết kiệm được chi phí tiền điện, có nguồn điện bổ sung để sử dụng khi mất điện, đặc biệt có thể giúp các ngôi nhà ở vùng sâu vùng xa không thể kéo điện lưới nhưng vẫn có thể sử dụng điện.
Pin mặt trời có tuổi thọ rất dài, thời gian bảo hành lên tới 25-30 năm, ít phải bảo trì bảo dưỡng nên không tốn chi phí vận hành. Điều này giúp người dùng thu về lợi nhuận lâu dài chỉ với một lần đầu tư ban đầu.
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời
Các tấm pin mặt trời chuyển đổi quang năng thành dòng điện một chiều (DC). Sau đó, thông qua thiết bị inverter được trang bị thuật toán MPPT (Maximum Power Point Tracking), dòng điện DC được chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều (AC). Nguồn điện AC được tạo ra từ hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ được kết nối với tủ điện chính, hòa đồng bộ vào lưới điện hiện hữu, cung cấp điện song song với nguồn điện lưới (ưu tiên sử dụng điện mặt trời, nếu thiếu sẽ tự động lấy từ lưới điện, nếu thừa sẽ phát ngược lên lưới điện) giúp giảm điện năng tiêu thụ từ lưới điện. Đây cũng chính là nguyên lý hòa lưới điện mặt trời.
Khi mất điện lưới, inverter trong hệ thống sẽ ngay lập tức ngắt kết nối với lưới điện. Điều này đảm bảo chắc chắn rằng hệ thống pin năng lượng mặt trời không phát điện lên lưới gây nguy hiểm cho nhân viên sửa chữa lưới điện.
Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:
- Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.
- Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn.
Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là “lỗ trống”. Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào “lỗ trống”, và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có “lỗ trống”. Cứ tiếp tục như vậy “lỗ trống” di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn. Đây chính là sơ đồ nguyên lý pin mặt trời.
Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng luợng đủ để kích thích electron lớp ngoài cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của mặt trời thường tương đương 6000°K, vì thế nên phần lớn năng lượng mặt trời đều được hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên hầu hết năng lượng mặt trời chuyển đổi thành năng lượng nhiệt nhiều hơn là năng lượng điện sử dụng được.
Các loại pin năng lượng mặt trời
Có ba loại tế bào chính được phân loại theo công nghệ sản xuất và chất bán dẫn.
- Mô đun quang điện tinh thể silic: Hai loại silicon tinh thể (c-Si) được sử dụng để sản xuất mô đun quang điện; silicon đơn tinh thể hay còn gọi là silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể, còn được gọi là silicon đa tinh thể. Mô đun quang điện silicon đa tinh thể có hiệu suất chuyển đổi thấp hơn mô đun quang điện silicon đơn tinh thể nhưng cả hai đều có hiệu suất chuyển đổi cao, trung bình khoảng 10-16%.
- Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Chúng thường rất đắt tiền 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 được làm nguội và làm rắn. Các pin này thường 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.
2. Mô đun quang điện silic vô định hình: Mô đun quang điện silic vô định hình (a-Si) hoặc mô đun quang điện silicon màng mỏng hấp thụ ánh sáng hiệu quả hơn mô đun quang điện silic tinh thể, do đó nó có thể được làm mỏng hơn. Nó phù hợp với bất kỳ ứng dụng nào mà hiệu quả cao là không bắt buộc và chi phí thấp là quan trọng. Hiệu suất điển hình của mô đun PV silic vô định hình là khoảng 6%.
3. Mô-đun lai Silicon Silicon: Một sự kết hợp của silic tinh thể đơn được bao quanh bởi các lớp silic vô định hình mỏng cung cấp độ nhạy tuyệt vời cho mức độ ánh sáng thấp hơn hoặc ánh sáng gián tiếp. Mô-đun Hybrid silicon quang điện có hiệu suất chuyển đổi cao nhất khoảng 18%.
Chọn mua tấm pin năng lượng mặt trời tốt
Tại nước ta hiện nay có khá nhiều công ty bán sản phẩm này. Tuy nhiên bạn cần tìm mua một sản phẩm tốt để sử dụng lâu dài. Vậy làm thế nào để lựa chọn một tấm pin tốt và chất lượng. 2 tiêu chí sau đây sẽ giúp bạn đánh giá chất lượng của chúng:
Chất lượng của tế bào quang điện (solar cells)
Một tấm pin 6V có cấu tạo là 18 tế bào quang điện. Tấm pin 12V là 36 tế bào. 18V là 52 tế bào và 24V là 72 tế bào. Tất cả các tế bào này phải hoạt động thì chất lượng pin mới được đảm bảo. Nếu một tế bào chết là coi như hỏng cả tấm pin.
Dựa trên chất lượng của phụ kiện đi kèm
Khi mua tấm pin sẽ kèm theo rất nhiều phụ kiện đi kèm. Bạn cần quan sát kỹ lưỡng các phụ kiện để chắc chắn phụ kiện đi kèm đạt tiêu chuẩn. Yêu cầu chất lượng phụ kiện: Khung nhôm dày và chắc chắn, mặt kính dày và cứng. Bạn cũng cần kiểm tra lớp màng phía sau bằng cách sờ vào nó. Lớp màng đạt chất lượng khi không quá mỏng và nhăn nheo.
Có nên lắp đặt tấm pin mặt trời không?
Chúng ta đã tìm hiểu về pin mặt trời, vậy câu hỏi đặt ra tiếp theo là: có nên lắp đặt tấm pin mặt trời không. Câu trả lời chắc chắn là có, bởi vì pin năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích thiết thực sau:
Tiết kiệm chi phí
Đây là lợi ích thiết thực và chắc chắn đạt được. Bởi như trên chúng ta đã nhắc đến, năng lượng mặt trời có sẵn và miễn phí. Do đó chúng ta chỉ cần đầu tư chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời ban đầu, và sau đó có thể sử dụng nguồn năng lượng miễn phí tạo ra dòng điện cung cấp cho hoạt động sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh…
Nhờ vậy mà tiết kiệm được đáng kể chi phí hàng tháng, hàng năm từ nguồn năng lượng miễn phí này.
Thân thiện và an toàn cho môi trường
Có thể nói Tấm pin năng lượng mặt trời an toàn và thân thiện với môi trường trên toàn bộ quá trình.
- Quá trình sản xuất: Tấm pin mặt trời sử dụng các nguyên vật liệu thân thiện với môi trường như silic, kính, nhựa, kim loại,… hoàn toàn thân thiện với môi trường.
- Quá trình lắp đặt và sử dụng: Tấm pin năng lượng được lắp đặt dễ dàng và không gây ảnh hưởng gì tới môi trường. Đồng thời trong quá trình vận hành cũng không gây phát thải ra môi trường. Hoàn toàn thân thiện.
- Quá trình tái chế: Các tấm pin năng lượng mặt trời cũ, hết hạn sử dụng có thể được phân tách thành phần để tái chế thành đồ vật khác. Hoặc có thể được nhà sản xuất thu mua lại tái chế thành tấm pin mặt trời mới. Tấm pin mặt trời cũ hết hạn sử dụng được xếp vào mục xử lý rác thải rắn bình thường. Do đó hoàn toàn thân thiện với môi trường.
Tuổi thọ sử dụng lâu bền
Đây là một trong các lợi ích lớn nhất mà người dùng nhận được từ tác dụng của tấm pin năng lượng mặt trời. Bởi với một hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động bền bỉ 25 – 30 năm giúp chủ hệ thống sẽ thu được rất nhiều lợi nhuận, lợi ích kinh tế.
Chủ động trong quản lý nguồn điện
Đây cũng là một trong các tác dụng thiết thực nhất của hệ thống tấm pin mặt trời. Bởi nếu ta lắp hệ thống điện mặt trời kết hợp hoặc độc lập thì có thể sử dụng điện mọi lúc mà không lo bị mất điện bất chợt. Tránh được các tình trạng lưới điện bị cúp đị, quá tải trong những ngày hè từ lưới điện truyền thống.
Sử dụng hệ thống pin mặt trời có dự trữ cho phép cung cấp nguồn điện phục vụ sinh hoạt, sản xuất liên tục và ổn định.
Tận dụng đất trống sinh lợi nhuận
Ví dụ một trường hợp, chúng ta thuê nhà xưởng với diện tích 1000 mét vuông. Trong đó phần dưới là xưởng sản xuất, còn phần mái bên trên để không tới 1000 mét vuông. Như vậy sẽ rất lãng phí. Do đó nếu ta lắp đặt điện mặt trời áp mái trên đó thì có thể thu được nguồn điện phục vụ sản xuất, bù đắp chi phí vừa có thể bán điện thu lợi nhuận. Đây là một cách tận dụng không gian trống để thu lời.
Tương tự như mái nhà xưởng, ta có thể lắp đặt hệ thống tấm pin mặt trời mái nhà khu đỗ xe, áp mái trung tâm thương mại, tòa nhà, khu đất nông nghiệp còn trống…
Giảm thiểu điện năng bị hao hụt
Khi lắp đặt hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời và điện mặt trời, chúng ta có thể sử dụng điện tại chỗ mà không phải vận chuyển đường dài. Do đó giảm thiểu hao hụt điện năng một cách tối đa.
Chống nóng
Chúng ta đều biết mái tôn thường hấp thụ một lượng nhiệt và tỏa ra cả mặt trên lẫn mặt dưới mái tôn. Nhất là vào mùa hè nóng bức thì không gian nhà ở, xưởng, khu vực kinh doanh và sản xuất dưới mái tôn cũng nóng hơn 2 loại mái còn lại. Do đó người ta thường lựa chọn mái tôn chống nóng, hoặc làm chống nóng mái tôn, thông gió cho nhà mái tôn. Tuy nhiên còn một cách khác vừa giúp chống nóng lại vừa mang lại giá trị kinh tế đó là lắp đặt hệ thống pin mặt trời áp mái tôn. Các tấm pin năng lượng mặt trời này sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời vừa phản xạ lượng nhiệt này trở lại bên ngoài. Bởi vậy giúp cho không gian dưới mái nhà trở nên mát mẻ hơn, theo số liệu đo đạc được thì lắp đặt như vậy có thể giảm 2 – 10 độ C.
Chống bão
Như chúng ta đã biết tôn là chất liệu mỏng, dẻo và dễ bị bật nếu không được cố định chắc chắn. Do đó việc lắp đặt hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời góp phần cố định lại các tấm tôn một cách chắc chắn trước gió bão. Tấm pin năng lượng mặt trời áp mái tôn giúp cho mái nhà dày dặn hơn, nặng hơn. Đồng thời hệ thống tấm pin còn được cố định một cách chắc chắn trên khung mái nhà, giàn giá đỡ. Vì vậy tấm tôn được kẹp chặt bên dưới giúp mái không bị bật dù có gió và bão.
Mặt khác các tấm pin năng lượng mặt trời chính hãng đều được thiết kế theo tiêu chuẩn IP cao, chịu được khắc nghiệt của thời tiết, bền bỉ với thời gian và chịu được tác động ngoại lực như sức gió, sức tuyết. Cho nên lắp đặt hệ thống tấm pin mặt trời cũng góp phần khiến cho kết cấu ngôi nhà trở nên chắc chắn và bền hơn.
Mang lại tính thẩm mỹ cao
Khi lắp đặt pin mặt trời trên mái tôn khiến mái nhà không đơn thuần là mái nhà lợp tôn nữa. Mà đã khiến công trình trở nên hiện đại hơn, cao cấp hơn. Mặt khác các tấm pin năng lượng mặt trời đều được thiết kế với hình thức sang trọng, bắt mắt và thanh lịch. Do đó góp phần gia tăng đáng kể tính thẩm mỹ cho công trình. Nhờ vậy mà giá trị công trình, ngôi nhà cũng tăng theo.
Bình luận