Cấu tạo pin năng lượng mặt trời – Nguyên lý hoạt động

Thiết bị điện Hoàng Minh xin kính chào quý khách.

Hôm nay, Hoàng Minh sẽ dưa tới quý khách một số kiến thức cơ bản về Cấu tạo pin năng lượng mặt trời . Bài viết này rất phù hợp với những ai mới bước đầu tìm hiểu về Hệ thống điện năng lượng mặt trời.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về khái niệm pin năng lượng mặt trời, cấu trúc và nguyên lý hoạt động.

1. Pin năng lượng mặt trời là gì ?

Pin Mặt trờitấm năng lượng mặt trời hay tấm quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) – là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (ví dụ cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.

Cell pin năng lượng mặt trời
Cell pin năng lượng mặt trời

Hình ảnh một tế bào quang điện thông dụng được làm từ tinh thể silicon.

2. Cấu tạo pin năng lượng mặt trời

Các tấm Pin năng lượng Mặt trời được thiết kế bằng cách ghép các module lại với nhau tạo thành các tấm năng lượng Mặt trời có diện tích lớn, thường được đặt trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể có ánh sáng nhiều nhất, và kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện. Các tấm pin Mặt Trời lớn ngày nay được lắp thêm bộ phận tự động điều khiển để có thể xoay theo hướng ánh sáng, giống như loài hoa hướng dương hướng về ánh sáng Mặt Trời.

Pin năng lượng mặt trời được chia làm 7 bộ phận gồm: khung nhôm, kính cường lực, 2 lớp EVA, các lớp cell, tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box).

Cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Cấu tạo pin năng lượng mặt trời

3. Nguyên lý hoạt động

Trên bề mặt pin được phủ các đường dẫn bằng kim loại với các nhánh nhỏ hơn toả ra trên bề mặt pin để thu thập electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện. Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện. Hoạt động của pin mặt trời được chia làm ba giai đoạn:

  • Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn.
  • Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất bán dẫn khác nhau (p-n junction). Hiệu ứng này tạo nên hiệu điện thế của pin mặt trời.
  • Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng điện.

Sự chuyển đổi ánh sáng

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời - chuyển đổi ánh sáng
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời – chuyển đổi ánh sáng

Khi một photon chạm vào một mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:

  1. 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.
  2. 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 mạng 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.

Một photon chỉ cần có năng lượng lớn hơn năng lượng 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 có tác dụng nhiệt nhiều hơn là năng lượng điện sử dụng được.

Nguồn: Pin mặt trời

4. Ứng dụng tấm pin năng lượng mặt trời trong cuộc sống

Các tấm pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế. Do giá thành còn đắt, 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, đèn năng lượng mặt trời

5. Kết luận

Vậy là chúng tôi đã giúp quý khách giải đáp thắc măc “cấu tạo pin năng lượng mặt trời“, nguyên lý hoạt động,…. Nếu thấy nội dung có ích quý khách hãy bấm lưu bài viết lại, chia sẻ cho bạn bè, người thân khi họ có nhu cầu tìm hiểu về cấu tạo pin năng lượng mặt trời nhé. Cảm ơn quý khách đã theo dõi bài viết

Thiết bị điện Hoàng Minh chuyên cung cấp các thiết bị điện dân dụng giá sỉ, các sản phẩm đèn năng lượng mặt trời. Nhận tư vấn, hỗ trợ kỹ thuật khi khách hàng có nhu cầu. Mọi thông tin vui lòng liên hệ hotline: 0939 628 986

Nhận thông báo quá email
Nhận thông báo cho
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments