Unify Energy sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu chi tiết hơn về cấu tạo pin năng lượng mặt trời ngay tại bài viết này. Bên cạnh đó, nắm rõ nguyên lý làm việc của pin năng lượng mặt trời để hiểu thêm về quy trình biến ánh sáng mặt trời quang năng thành điện năng thế nào nhé!
Cấu tạo pin năng lượng mặt bao gồm những bộ phận nào?
Pin năng lượng mặt trời là thiết bị biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Mỗi tấm pin gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) – thành phần bán dẫn chính làm từ silic tinh khiết, trên bề mặt có các điốt quang giúp hấp thụ ánh sáng và tạo ra dòng điện. Các tế bào này được bảo vệ bởi lớp kính trong suốt ở mặt trước và lớp nhựa phía sau, đồng thời được đóng gói trong chân không bằng lớp nhựa polymer để đảm bảo độ bền và truyền sáng tối ưu.
Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hay điện trở của pin thay đổi tùy thuộc vào lượng ánh sáng chiếu lên các tế bào. Thông thường, 60 hoặc 72 tế bào quang điện được ghép lại để tạo thành một tấm pin hoàn chỉnh.
Có thể nói cấu tạo pin năng lượng mặt trời khá phức tạp và cụ thể như sau:
1. Vật liệu cấu thành pin mặt trời
Hiện nay, hầu hết pin mặt trời đều sử dụng silic tinh thể và được chia thành ba loại chính:
– Đơn tinh thể (Mono): Làm từ thỏi silic theo phương pháp Czochralski, hiệu suất khoảng 16%, chi phí cao, tấm pin thường có các góc nối trống.
– Đa tinh thể (Poly): Làm từ silic nung chảy và đúc lại, giá rẻ hơn, hiệu suất thấp hơn nhưng có thể ghép thành các tấm lớn che phủ nhiều diện tích.
– Silic màng mỏng (Thin-film): Hiệu suất thấp nhất nhưng chi phí sản xuất rẻ nhất, sử dụng các miếng phim silic nóng chảy.
2. Cấu trúc các lớp bên trong pin
– Lớp tế bào quang điện (Solar Cells): Là lõi của tấm pin, hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng. Các tế bào có thể là đơn tinh thể (Mono) hoặc đa tinh thể (Poly), được nối với nhau bằng dây đồng mỏng phủ hợp kim thiếc.
– Lớp kính trước: Thường dày khoảng 3,3 mm, bảo vệ các tế bào bên trong và duy trì độ truyền sáng cao. Kính chất lượng cao giúp giảm phản xạ ánh sáng, tăng hiệu suất pin.
– Tấm nền phía sau: Là lớp nhựa chịu lực, cách điện và bảo vệ tế bào PV khỏi thời tiết, độ ẩm. Thường có màu trắng và được bán dạng cuộn hoặc tấm.
– Vật liệu đóng gói (EVA): Chất kết dính giữa các lớp, đảm bảo các tế bào quang điện được cố định và bảo vệ khỏi tia UV, đồng thời giữ độ truyền sáng tốt.
– Khung nhôm: Bao quanh tấm pin, tạo độ chắc chắn và dễ lắp đặt. Một số loại pin đặc biệt có thể không có khung hoặc dùng khung nhựa.
– Hộp nối mạch điện (Junction Box): Là nơi kết nối các dây cáp từ tấm pin, giúp liên kết nhiều tấm trong hệ thống. Chất liệu nhựa và độ chắc chắn của hộp nối quyết định tuổi thọ và an toàn điện của pin.
Nguyên lí làm việc của pin năng lượng mặt trời
Pin mặt trời hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện tức là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng. Cụ thể:
Hấp thụ ánh sáng: Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tế bào quang điện (solar cells), các photon (hạt ánh sáng) truyền năng lượng đến các electron trong lớp bán dẫn (silic tinh thể).
Tạo ra dòng điện: Năng lượng từ photon làm cho electron trong vật liệu bán dẫn bị “đẩy” ra khỏi vị trí cân bằng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Các electron này sẽ di chuyển theo dây dẫn, tạo thành dòng điện chạy ra ngoài.
Điều chỉnh và sử dụng điện: Dòng điện DC từ pin mặt trời có thể được dùng trực tiếp cho các thiết bị điện DC, hoặc đi qua bộ đổi nguồn (inverter) để chuyển thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với lưới điện và các thiết bị gia dụng.
Ghép các tế bào và tấm pin: Nhiều tế bào quang điện được ghép lại thành một tấm pin, và nhiều tấm pin ghép thành hệ thống lớn để cung cấp đủ điện năng cho nhu cầu sử dụng.
Kết luận: ánh sáng mặt trời cung cấp năng lượng cho các electron trong tế bào quang điện chuyển động, tạo thành dòng điện, từ đó chúng ta có thể sử dụng để thắp sáng, chạy máy móc hoặc cấp điện cho lưới điện.
Những mô hình thực tế nên sử dụng pin năng lượng mặt trời
– Nhà ở dân dụng sử dụng trên mái nhà để cung cấp điện chiếu sáng, quạt, tivi, tủ lạnh… giảm hóa đơn điện.
– Trường học, bệnh viện, cơ sở công cộng tận dụng năng lượng mặt trời để giảm chi phí vận hành và tăng độ bền hệ thống điện.
– Doanh nghiệp và nhà máy lắp trên mái xưởng hoặc sân thượng để cấp điện cho máy móc, chiếu sáng, hệ thống điều hòa, giảm tiêu thụ điện lưới.
– Ngoài ra pin năng lượng mặt trời còn được sử dụng trong các hệ thống điện lưới hoặc độc lập ở vùng xa, nông thôn, đảo và trong nông nghiệp, tưới tiêu tự động, nhà kính…
Kết luận
Qua bài viết do Unify Energy chia sẻ đã cung cấp các thông tin chi tiết về cấu tạo pin năng lượng mặt trời, nguyên lý làm việc cũng như các mô hình ứng dụng thực tế. Việc sử dụng pin năng lượng mặt trời chuyển đổi thành điện năng vừa là giải pháp xanh bền vững vừa trực tiếp góp phần giảm thiểu chi phí điện sinh hoạt đối với công trình sử dụng.
Để lại một bình luận