Cấu tạo nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Cấu tạo nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Pin mặt trời là một bộ phận quan trọng và thiết yếu của hệ thống điện mặt trời. Tuy nhiên, cấu tạo pin mặt trời cũng như nguyên lí hoạt động của chúng như thế nào thì không phải ai cũng biết. Mời độc giả cùng với Mạnh Cường Solar tìm hiểu về thiết bị đặc biệt này trong nội dung bài viết ngay dưới đây.

Cấu tạo và vật liệu tạo nên tấm pin năng lượng mặt trời

Vât liệu cấu thành tấm pin năng lượng mặt trời

Pin mặt trời được cấu thành từ nhiều các tế bào quang điện. Tế bào quang điện là các phần tử bán dẫn có thành phần chính là silic tinh khiết, có chứa các cảm biến ánh sáng (hay còn gọi là điốt quang) trên bề mặt. Nhiệm vụ, chức năng của pin mặt trời đó là chuyển đổi năng lượng ánh sáng từ quang năng thành điện năng. Nguồn điện được đưa vào sử dụng cho các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Nếu bạn muốn tạo ra nhiều sản lượng điện bạn nên vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời có thể làm bằng thủ công hoặc bạn có thể làm bằng máy vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời. Với máy vệ sinh pin năng lượng mặt trời công việc vệ sinh tấm pin không còn khó khăn như bạn nghĩ. Hơn nữa việc vệ sinh tấm pin mặt trời cũng là cách bảo vệ tấm pin khỏi hư hỏng, giúp phát hiện sự cố để khắc phục kịp thời, làm tăng tuổi thọ tấm pin. Chính vì vậy ta nên vệ sinh tấm pin thường xuyên.

Trên một tấm pin năng lượng mặt trời, các tế bào quang điện được bảo vệ bởi một vật liệu bằng nhựa ở phía sau và một tấm kính trong suốt ở mặt trước. Các tế bào quang điện được ghép nối lại với nhau trở thành một tấm pin mặt trời hoàn chỉnh. Cường độ dòng điện, điện trở hay hiệu điện thế của tấm pin năng lượng mặt trờiphụ thuộc bởi tần số ánh sáng chiếu trên tấm pin đó.

Vật liệu cấu tạo pin mặt trời

Hiện nay, vật liệu chủ yếu để cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời là các silic tinh thể. Các silic tinh thể này được chia là 3 loại đó là: đơn tinh thể, đa tinh thể và dạng phim mỏng. Cụ thể như sau:

+ Đơn tinh thể: Được sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Đây là loại vật liệu đắt tiền nhất do được cắt từ các thỏi hình ống. Tuy nhiên, hiệu suất của tấm đơn tinh thể này khá cao lên đến 16%.

+ Đa tinh thể: Được sản xuất từ các thỏi đúc silic nóng chảy sau đó được làm rắn. Các tấm đa tinh thể có hiệu suất kém hơn so với đơn tinh thể và đương nhiên, giá thành của chúng cũng rẻ hơn.

+ Miếng phim mỏng: Loại này tương tự như đa tinh thể nhưng chúng không cần phải cắt từ thỏi silic. So với 2 loại trên thì giá thành của loại này rẻ hơn. Đồng thời, hiệu suất cũng đạt thấp nhất.

Cấu trúc các lớp bên trong pin năng lượng mặt trời

Cấu tạo pin năng lượng mặt trời các lớp bên trong bao gồm các bộ phận:

Lớp tế bào quang điện

Tế bào quang điện có chức năng hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng. Các tế bào tinh thể này có thể ở dạng đa tinh thể hoặc đơn tinh thể.

Lớp kính trước của pin mặt trời

Lớp kính trước của tấm pin năng lượng mặt trời có chức năng là bảo vệ, đảm bảo độ bền và duy trì độ trong suốt cao của toàn bộ tấm pin mặt trời. Tùy từng hãng sản xuất mà độ dày của lớp kính này là khác nhau, nhưng phổ biến sẽ dao động từ 2mm đến 4mm.

Tấm nền của pin

Tấm nền pin mặt trời có chức năng đó là bảo vệ, cách ly dòng điện và che chắn các tế bào quang điện khỏi những tác động của thời tiết. Về độ dày, màu sắc và vật liệu cụ thể thì tùy từng hãng sản xuất sẽ có thông số khác nhau.

Vật liệu đóng gói hoàn thiện pin mặt trời

Vật liệu đóng gói chính là chất kết dính giữa các lớp của pin mặt trời lại với nhau. Hiện nay, vật liệu phổ biến được sử dụng làm chất đóng gói cho pin mặt trời đó chính là Ethylene vinyl acetate. Đây là một dạng polymer đục mờ và được đóng theo cuộn.

Khung tấm pin mặt trời

Khung tấm pin mặt trời có chức năng đảm bảo độ bền cho tấm pin. Chất liệu làm khung phổ biến nhất đó là bằng nhôm.

Hộp đựng mối nối mạch điện

Hộp đựng mối nối mạch điện có chứa các dây cáp để kết nối các tấm pin trong hệ thống điện mặt trời. Nhiệm vụ của chúng đó là đưa các mối nối điện của module pin năng lượng mặt trời ra bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động tạo ra dòng điện của tấm pin năng lượng mặt trời

Lịch sử hiệu ứng quang điện

+ Alexandre Edmond Becquerel – Nhà vật lí người Pháp đã phát hiện ra hiệu ứng quang điện vào năm 1839 khi một điện cực được nhúng trong dung dịch dẫn điện được chiếu sáng.

+ Năm 1873, một phát hiện mới khi Se (Selen) có tính quang dẫn bởi Willoughby Smith .

+ Năm 1887, Heinrich Hertz đã quan sát thấy hiệu ứng quang điện ngoài đối với các kim loại.

+ Albert Einstein đã lí giải thành công hiệu ứng quang điện và đưa ra các định luật quang điện dựa trên mô hình hạt ánh sáng.

+ Năm 1946, pin năng lượng mặt trời được phát minh bởi Russell Ohl

Nền tảng vật lý chất bán dẫn

Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các linh kiện bán dẫn. Đây là chất có đặc điểm trung gian giữa chất cách điện và chất dẫn điện. Về phương diện hóa học, chất bán dẫn có 4 điện tử ở lớp bên ngoài của nguyên tử đó là Ge và Si.

Từ các chất bán dẫn tinh khiết, người ta phải tạo ra 2 loại bán dẫn là N và P. Cả 2 loại N và P có năng lượng trung hòa hay còn gọi là năng lượng âm và dương. Khi ghép 2 loại bán dẫn này lại với nhau thì ta thu được Diode hay Transistor.

Sự chuyển đổi ánh sáng quang điện thành điện năng

Nguyên lí hoạt động cơ bản của pin mặt trời

Khi một photon chạm vào một mảnh silic thì sẽ xảy ra 2 trường hợp:

Thứ nhất, khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron cao hơn thì năng lượng của photon sẽ được hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên, hầu hết năng lượng mặt trời đều chuyển đổi thành nhiệt nhiều hơn là điện năng sử dụng được.

Thứ hai, khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng để đưa electron thì photon sẽ truyền trực xuyên qua mảnh silic.

Hi vọng, với những chia sẻ trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về nguyên lí cũng như cấu tạo pin mặt trời. Nếu vẫn còn bất kì khó khăn nào cần giải đáp liên quan đến vệ sinh hoặc máy vệ sinh pin mặt trời bạn có thể liên hệ tới số Hotline:1900.633.945 - 0938.856.733 Đội ngũ tư vấn viên chúng tôi sẽ giải đáp đến bạn nhanh chóng, tận tình nhất.