Tấm pin năng lượng mặt trời hay còn gọi là “pin mặt trời” là thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời. Mà trong vật lý gọi là quang năng thành năng lượng điện dựa trên hiệu ứng quang điện. Vậy hiệu ứng quang điện là gì nói đơn giản thì những hoạt động của các nguyên tử electron. Chúng có thể phát ra điện tử khi được ánh sáng chiếu vào chúng.
Cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Vật liệu để làm pin Mặt trời phải là bán dẫn silic ở dạng tinh khiết. Còn gọi là bán dẫn ròng số hạt tải (là các hạt mang điện) là electron và số hạt tải là lỗ trống (hole) là như nhau.
Theo tính chất vật lý thì Silicon có mức dẫn điện hạn chế nhưng cấu trúc tinh thể rất phù hợp để tạo ra chất bán dẫn. Chỉ cần nguyên tử 4 electron trung hòa điện tích nhưng lớp vỏ bên ngoài một nguyên tử silicon chỉ chiếm một nữa electron cần thiết. Đó chúng cần phải bám chặc với các nguyên tử khác để trụng hòa điện tích.
Các làm tăng độ dẫn điện silicon, mà các nhàn khoa học thực hiện đó là “tạp chất hóa” cách kết hợp nó với các vật liệu khác. Một chất bán dẫn silicon thường có hai phần, mỗi phần được pha tạp cùng một loại vật liệu khác nhau. Electron đặc trưng của điện tích âm nên sẽ được gọi là silicon loại N (điện cực N). Nếu silicon loại P (điện cực P) thì sẽ kết hợp với Boron. Boron chỉ cần 3 electron để giúp trung hòa điện tích và khi kết hợp cùng silicon sẽ tạo ra những lỗ trống để lấp đầy bởi các electron chuyển động.
Bảng so sánh các loại pin năng lượng mặt trời
Khi năng lượng và chất bán dẫn gặp nhau thì các electron tự do ở điện cực N sẽ di chuyển lấp đầy các lỗ trống bên điện cực P. Các electron từ điện cực N cùng điện cực P tiếp xúc nhau sẽ tạo ra điện trường. Khi trở thành một diode cho phép electron di chuyển từ điện cực P đến điện cực N.
Khi quá trình kích hoạt động động để có thể tiếp xúc với các tế bào silicon. Ánh sáng mặt trời là các hạt rất nhỏ gọi là photon được tỏa ra từ năng lượng đến từ mặt trời. Khi các hạt nhỏ năng lượng tiếp xúc với các tế bào năng lượng chúng sẽ nới lỏng liên kết của các electron ở điện cực N. Và sự di chuyển các elentron tự do từ cực N tới cực P sẽ tạo ra dòng điện.
Khi có dòng điện tất cả những gì bạn cần là thu thập nó và chuyển thành dòng điện để sử dụng. Một bộ biến tần sẽ giúp bạn làm điều đó với dòng diện 1 chiều(DC) thành dòng điện 2 chiều(AC).
Các loại pin mặt trời
Có quá nhiều loại pin năng lượng mặt trời để bạn có thể lựa chọn cho những mục đích khác nhau. Hiện nay có 3 loại tấm pin năng lượng được sử dụng dụng nhiều nhất như sau:
Tấm năng lượng mono (Monocrystalline):
Là một trong tấm pin với cấu tạo đơn tinh thể độ tinh khiết cao, rất đắt tiền được cắt từ các thỏi silic hình ống. Màu đen sẫm đồng nhất. Những cell pin hình vuông được vạt góc xếp liền nhau để tạo những khoảng trống hình thoi xen kẽ.
Loại pin năng lượng mặt trời Mono có khả năng hấp thu ánh sáng mặt trời nhanh. Kể cả khi trời không có nắng, chỉ cần có ánh sáng loại pin này đã tạo ra điện. Việc tiến hành đo V hay A đều đầy đủ hai chỉ số khi hoạt động là điều tốt nhất.
Tấm pin mặt trời poly (Polycrystalline):
Được cấu tạo đa tinh thể có màu xanh đậm. Những cell pin được xếp khít với nhau như một mảng lớn nguyên vẹn.
Loại pin Poly thì khả năng hấp thu ánh nắng mặt trời khá chậm; khi có ánh sáng nhất thì tấm pin mới hoạt động một cách tốt nhất. Pin sẽ ngưng hoàn toàn mọi hoạt động khi thời tiết có mây nhiều, âm u khi xuất hiện trên bầu trời.
Tấm năng lượng dạng Flim:
Loại này được thiết kế khá mỏng được tạo từ những miếng phim rất mỏng từ chất liệu Silic nóng chảy. Pin có cấu trúc đa tinh thể có hiệu suất thấp nhất trong các loại được kể trên.
So sánh mono và poly
Tấm năng lượng mặt trời mono và poly chúng có cùng chức năng trong hệ thống mặt trời. Là thu năng lượng từ ánh nắng mặt trời và chuyển nó thành điện năng. Cả hai đều được làm từ các tỉnh thể silic, sillic được sử dụng trong các tấm pin mặt trời.
Vì là một nguyên tố tự nhiên khá phổ biến, rất bền; tuy nhiên trong tự nhiên thì silic rất hiếm khi tồn tại ở trạng thái tinh khiết. Mà hầu như luôn nằm trong hợp chất với các nguyên tố khác nhau thì mới có. Do đó họ sản xuất pin năng lượng mặt trời với 2 loại monocrystalline và polycrystalline với ứng dụng 2 tinh thể khác nhau. Để bạn có thể lựa chọn phù hợp với điều kiện và môi trường sống của mình.
Lý thuyết cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời
Bảng so sánh pin mặt trời Poly và Mono:
| Pin mặt trời Poly | Pin mặt trời Mono |
| Ưu điểm: | Ưu điểm: |
|
|
|
|
|
|
| Nhược điểm: | Nhược điểm: |
|
|
|
|
Pin mặt trời nào có hiệu suất
Hiệu suất pin mặt trời đơn tinh thể ( Mono Crystallie ) sẽ cao hơn so với đa tinh thể ( Poly-crystalline). Cell tế bào năng lượng mặt trời sẽ hiệu quả của đang phổ biến ở khoảng 16% và 17%. Hiệu suất là tỉ số của số năng lượng điện từ ánh sáng mặt trời có thể tạo ra.
Vào một ngày trời nắng, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m². Trong đó thì có 10% hiệu suất của 1 module 1 m² sẽ được cung cấp năng lượng khoảng 100 W.
Hiệu suất của pin mặt trời sẽ thay đổi từ 6% từ pin mặt trời được làm từ silic tinh thể; và có thể tăng lên đến 30% có thể cao hơn nữa. Khi sử dụng các module được kết nối với nhau để hoạt động.
Đọc lại các loại pin năng lượng mặt trời
Là sự kết hợp với sự bức xạ là 1 yếu tố quyết định nên giá thành của mỗi loại pin mặt trời. Nói chung hiệu suất của toàn hệ thống là yếu tố quan trọng để có thể đánh giá. Để tạo nên ứng dụng thực sự của pin được tích hợp năng lượng, điện năng được tạo nên nối với mạng lưới điện khi sử dụng bộ lưu trữ. Hệ thống ắc quy sử dụng để lưu trữ nguồn năng lượng được sinh ra khi bạn không sử dụng hết.
