Cơ Chế Hoạt Động Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời

Xu Hướng Điện Mặt Trời Nở Rộ

Chắc hẳn các bạn đã quá quen thuộc với hệ thống điện Năng Lượng Mặt Trời. Kể từ khi được chính phủ hỗ trợ khuyến khích rộng rãi (khoảng thời gian cuối 2018) đã có nhiều dự án điện mặt trời lớn nhỏ trên khắp cả nước mọc lên.

Điều đó chứng tỏ Điện Mặt Trời đã đến thời điểm phát triển mạnh mẽ và sẽ hứa hẹn tiếp tục phát triển nữa trong thời gian 2020 đến 2025.

Ngoài yếu tố chính do các nhà máy thủy điện dần cạn kiệt nguồn nước, nhà nước phải tính đến các phương án dự trù như mau điện từ nước ngoài, sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch và khuyến khích hưởng ứng người dân lắp đặt. Có một yếu tố khác nữa đó là người dân (hộ gia đình, doanh nghiệp) muốn tự chủ nguồn điện sinh hoạt, sản xuất của mình.

Một lý do khác nữa phải kể đến đó chính là giá FIT mua điện hấp dẫn, điều này làm cho một số chủ đầu tư có tài chính dư giả sẵn sàng đầu tư để bán điện kiếm lợi nhuận.

Điện Mặt Trời trở thành một kênh đầu tư hấp dẫn không khác gì vàng, chứng khoán và bất động sản,…

Sơ Lược Về Hệ Thống Pin Năng Lượng Mặt Trời

Trước khi đi vào tìm hiểu các tấm pin Mặt Trời hoạt động như thế nào? Chúng tôi muốn bạn tìm hiểu sơ lược về một hệ thống điện NLMT hoạt động như thế nào?

Cụ thể: các tấm pin quang điện mặt trời sẽ có trách nhiệm hứng nắng (hay còn gọi là hấp thụ quang năng).

Dòng quang năng hấp thụ này sẽ được tấm pin chuyển hóa thành điện 1 chiều, hay gọi là điện DC. Điện DC này rất ít phổ dụng, chỉ dùng được trên một số thiết bị thứ yếu, chuyên dụng ở một số trường hợp cụ thể.

Vì vậy chúng cần một thiết bị thứ hai đó là Inverter để chuyển đổi dòng điện DC này thành dòng AC (dòng AC là dòng xoay chiều, là dòng điện có thể dùng được trên 100% thiết bị điện hiện nay).

Bên cạnh 2 thành phần chính là tấm pin và biến tần inverter, một hệ thống Điện Mặt Trời còn bao gồm vài thiết bị khác kể đến như:

  •  Khung giá đỡ, kẹp biên, kẹp giữa,…: cố định pin NLMT vào mái nhà
  • Đồng hồ 2 chiều (dùng cho hệ hòa lưới): giúp điện sau khi sản xuất ra có thể hòa vào điện lưới quốc gia để lưu trữ
  • Ắc quy trữ điện (dùng cho hệ độc lập): lưu trữ lại điện năng sau khi sinh ra.
  • Dây điện, tủ điện, IC, DC,… và các thiết bị linh kiện phụ khác.

Ở đây chúng tôi chỉ giới thiệu sơ lược về cách thức hoạt động của một hệ thống cơ bản. Để hiểu chi tiết, bạn đọc có thể theo dõi bài viết bên dưới để rõ chi tiết.

Cơ Chế Hoạt Động Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời

Pin Năng Lượng Mặt Trời

Là thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời (năng lượng quang năng) thành năng lượng điện (điện năng 1 chiều) dựa trên hiệu ứng quang điện.

Rõ hơn thì “Hiệu ứng Quang điện” là khả năng phát ra điện tử Electron khi được ánh sáng chiếu vào của vật chất.

Tấm pin mặt trời có bề mặt lớn (được làm bằng nhiều tế bào quang điện) thu thập ánh nắng mặt trời và chuyển hóa chúng thành điện năng.

Chất Bán Dẫn Silicon

Silicon được biết đến là một chất bán dẫn cho ngành điện mặt trời, chúng là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và chất cách điện.

Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ thường. Với tính chất như vậy, silicon đóng vai trò là một thành phần quan trọng trong cấu tạo của pin mặt trời.

Silicon tuy có mức dẫn điện hạn chế nhưng chúng có cấu trúc tinh thể rất phù hợp cho việc tạo ra chất bán dẫn.

1 nguyên tử silicon cần 4 electron để trung hòa điện tích nhưng lớp vỏ bên ngoài một nguyên tử silicon chỉ có một nửa số electron cần thiết nên nó sẽ bám chặt với các nguyên tử khác để tìm cách trung hòa điện tích.

Với mong muốn tăng độ dẫn điện của silicon, các nhà khoa học đã “tạp chất hóa” nó bằng cách kết hợp nó với các vật liệu khác.

Quá trình này được gọi là DOPING, Silicon pha tạp với các tạp chất tạo ra nhiều Electron tự do và lỗ trống.

Chất bán dẫn silicon sẽ có hai phần, mỗi phần được pha tạp với một loại vật liệu khác. Phần đầu tiên được pha với Photpho, Phốt pho cần 5 electron để trung hòa điện tích và có đủ 5 electron trong vỏ của nó.

Khi kết hợp với silicon, một electron sẽ bị dư ra. Bởi vì Electron đặc trưng cho điện tích âm nên phần này sẽ được gọi là silicon loại N (điện cực N).

Để tạo ra silicon loại P (hay gọi là điện cực P), các nhà khoa học kết hợp silicon với boron. Boron chỉ cần 3 electron để trung hòa điện tích và khi kết hợp với silicon sẽ tạo ra những lỗ trống cần được lấp đầy bởi electron.

Cơ Chế Hoạt Động Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời 1

Khi chất bán dẫn silicon tiếp xúc với quang năng, các electron tự do ở điện cực N sẽ di chuyển sang để lấp đầy các lỗ trống bên điện cực P. Sau đó, các electron từ điện cực N và điện cực P sẽ cùng nhau tạo ra điện trường. Các tế bào năng lượng mặt trời sẽ trở thành một diode, cho phép electron di chuyển từ điện cực P đến điện cực N, không cho phép di chuyển ngược lại.

Và tất nhiên, để kích hoạt quá trình này cần có năng lượng tiếp xúc với các tế bào silicon. Ánh sáng mặt trời bao gồm các hạt rất nhỏ gọi là photon được tỏa ra, các hạt nhỏ năng lượng này có thể tiếp xúc với các tế bào năng lượng mặt trời và nới lỏng liên kết của các electron ở điện cực N. Sự di chuyển của các elentron tự do từ điện cực N tới điện cực P tạo ra dòng điện một chiều DC.

Khi điện trường đã được tạo ra, việc mà tất cả những gì chúng ta cần làm là thu thập và chuyển nó thành dòng điện có thể sử dụng. Một bộ biến tần được gắn với các tế bào năng lượng mặt trời sẽ biến dòng điện từ một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện xoay chiều (AC) là dòng điện chúng ta đang sử dụng ở khắp mọi nơi do đáp ứng 100% các thiết bị tiêu thụ điện.

Video Tóm Lược Cơ Chế Hoạt Động Tấm Pin Mặt Trời

0/5 (0 Reviews)

Bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.