Tấm pin mặt trời Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời được chế tạo như thế nào? Nguyên lý hoạt động như thế nào? Làm thế nào ánh sáng mặt trời biến thành điện năng

Cấu trúc bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Tham gia Nalutata Solar cùng nhau để tìm hiểu đỉnh cao của chi nhánh của bạn.

Tấm pin mặt trời Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời

Nội dung:

Các vật liệu tạo nên pin mặt trời

Một pin mặt trời, pin mặt trời, hay tấm pin mặt trời (pin mặt trời) bao gồm nhiều quang điện (pin mặt trời) - một linh kiện bán dẫn có thành phần chính là silicon nguyên chất - điốt quang chuyển đổi một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng trên bề mặt để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng. Các tế bào PV này được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt ở mặt trước và vật liệu nhựa ở mặt sau. Mọi thứ đều được lấp đầy bởi khoảng trống của một lớp nhựa polyme càng trong suốt càng tốt.


Dòng điện, điện áp hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi tùy thuộc vào lượng ánh sáng chiếu vào. Quang điện được kết hợp thành khối để trở thành pin mặt trời (thường có 60 hoặc 72 tế bào quang điện trong một tấm pin mặt trời).

Đến nay, vật liệu chính cho pin mặt trời (và các thiết bị bán dẫn) là silicon kết tinh. Các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể chia thành ba lớp:

Đơn tinh thể hoặc đơn tinh thể dựa trên quá trình Czochralski. Hiệu suất của đơn tinh thể này đạt 16%. Nó thường đắt hơn vì nó được cắt từ các thanh hình ống với mặt rỗng ở các góc kết nối các đơn vị.

Hợp kim silicon nung chảy đa tinh thể được làm nguội và cứng cẩn thận. Loại pin này thường rẻ hơn loại đơn tinh thể, nhưng không hiệu quả.

Tuy nhiên, chúng có thể tạo ra nhiều hình vuông phủ bề mặt hơn so với đơn tinh thể và bù lại hiệu quả thấp.

Băng silicone bao gồm các lớp mỏng silicone nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này nói chung có hiệu suất thấp nhất, nhưng rẻ nhất trong nhóm vì không cần cắt hợp kim silicon.

Kỹ thuật trên là sản xuất tấm, hay nói cách khác, các loại trên được gấp và xếp lại để tạo thành một đơn vị có độ dày 300 μm.

Cấu trúc bảng điều khiển năng lượng mặt trời cho các lớp bên trong

Lớp bên trong của pin mặt trời



Như đã nói ở trên, quang điện là một thành phần chính và có chức năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng.

Các tế bào tinh thể silicon này có thể là đơn tinh thể (gọi là pin đơn) hoặc đa tinh thể (gọi là pin poly) tùy thuộc vào quy trình sản xuất của từng hãng pin mặt trời.

Các đặc tính kỹ thuật chính là: kích thước, màu sắc và số lượng tế bào - hiệu suất chuyển đổi tế bào, quan trọng nhất là pin mặt trời.

Hiện nay, tế bào gốc phổ biến nhất là tế bào đa tinh thể với hiệu suất trao đổi chất khoảng 17,6% và tạo ra pin mặt trời 250 watt chứa 60 tế bào. Các ô này được kết nối với nhau bằng một sợi dây đồng mỏng được bọc bằng hợp kim thiếc.

Kính chắn gió năng lượng mặt trời


Tấm pin

Mặt sau của pin mặt trời được làm bằng chất liệu nhựa có tác dụng cách điện và bảo vệ, bảo vệ tế bào quang điện khỏi không khí và hơi ẩm. Lớp phủ đặc biệt này thường có màu trắng và được bán ở dạng cuộn hoặc tấm. Các nhãn hiệu pin khác nhau có thể khác nhau về độ dày và màu sắc và có các vật liệu đặc biệt để che chắn tốt hơn hoặc độ bền cơ học cao hơn.

Huy động pin mặt trời

Một trong những vật liệu quan trọng nhất là lớp phủ - chất kết dính giữa các lớp khác nhau của pin mặt trời. Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng làm chất làm đầy là EVA - Ethylene Vinyl Acetate. Nó là một polyme mờ đục được kết dính bằng một cuộn. Nó nên được cắt thành các tấm và áp dụng trước và sau quang điện. Khi trải qua quá trình làm nóng bánh mì chân không, polymer đặc biệt này lại trở thành chất kết dính trong suốt và liên kết với các tế bào PV. Chất lượng của quá trình này, được gọi là cán, đảm bảo tuổi thọ lâu dài của bản thân tấm, cũng như khả năng truyền ánh sáng, tốc độ xử lý và khả năng chống ố vàng do tia cực tím gây ra.

Khung tấm pin mặt trời

Khung là một trong những bộ phận cuối cùng được lắp ráp. Nó thường được làm bằng nhôm và có chức năng đảm bảo độ bền của bảng điều khiển.

Tấm không khung hoặc dung dịch nhựa đặc biệt cũng có sẵn cho các trường hợp sử dụng đặc biệt. Thông thường các giải pháp này liên quan đến việc sử dụng các giải pháp nền kết dính plexiglass.

Hộp đựng mối nối hai mạch điện

Hộp nối có chức năng xả điện kết nối cho pin mô-đun năng lượng mặt trời.

Nó chứa các con lăn để kết nối các tấm với hệ thống. Khi chọn hộp thông dụng, chúng ta phải quan tâm đến chất lượng nhựa và độ liên kết tốt.

Nguyên lý hoạt động là tạo ra điện từ các tấm pin mặt trời

Pin mặt trời (hay quang điện, quang điện) là thiết bị bán dẫn chứa một số lượng lớn đường chéo p-n, chu kỳ ánh sáng và sự phát sáng. Thách thức đó là hiệu ứng quang điện.

Lịch sử của hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1839 bởi nhà vật lý người Pháp Alexander Edmond Becquerel. Tuy nhiên, mãi đến năm 1883, một loại pin mới được tạo ra bởi Charles Fritts, người đã phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp vàng cực mỏng để tạo thành một đường giao nhau. Thiết bị này chỉ có hiệu suất 1%, được Russell coi là người đầu tiên chế tạo ra pin mặt trời đầu tiên vào năm 1946. Sven Ason Berglund đã thực hiện một cách tiếp cận để tăng khả năng hấp thụ ánh sáng của pin.

Nền vật lý bán dẫn

Một số lý thuyết cơ bản của vật lý bán dẫn là cần thiết để nghiên cứu pin mặt trời. Để đơn giản, mô tả sau đây chỉ giới hạn hoạt động của tế bào năng lượng silic tinh thể.

Silicon thuộc nhóm thứ tư, tức là nó có 4 electron ngoài cùng. Silicon có thể kết hợp với silicon khác để tạo thành chất rắn. Có hai loại lớp silicon chính: đa hình (không đều) và tinh thể (các nguyên tử sắp xếp theo trình tự ba chiều). Silicon đa tinh thể được sử dụng trong pin mặt trời phổ biến nhất.

Silicon là một chất bán dẫn. Tức là lớp silicon có thể tiếp cận các electron ở một lớp năng lượng nhất định, còn một số lớp năng lượng khác thì không đạt được. Các lớp điện trái phép trống. Lý thuyết này dựa trên cơ học lượng tử.

Silicon nguyên chất dẫn điện kém ở nhiệt độ thường. Một lời giải thích kém trong cơ học lượng tử là mức năng lượng Fermi trong lớp trống. Một lượng nhỏ nguyên tử III hoặc V có thể được thêm vào bảng tuần hoàn để tạo ra silic có tính dẫn điện tốt hơn. Các nguyên tử này thay thế các nguyên tử silicon trong lồng và liên kết với các nguyên tử silicon bên cạnh theo cách giống như silicon. Tuy nhiên, do phân tử nhóm C có 3 electron ngoài cùng và nguyên tử nhóm V có 5 electron ngoài cùng nên trong lồng có thêm electron.

Vì lý do này, các điện tử dư thừa hoặc bị mất (gọi là lỗ trống) không tham gia vào các liên kết lưới. Chúng có thể di chuyển tự do trong tinh thể. Silicon (nhôm hoặc gali) liên kết với các nguyên tử nhóm III được gọi là chất bán dẫn loại p vì năng lượng chủ yếu mang điện tích dương, và phần liên kết với các nguyên tử nhóm V (phốt pho và asen) được gọi là chất bán dẫn n vì nó mang năng lượng âm. Lưu ý rằng cả loại n và loại p đều có năng lượng trung hòa, tức là chúng có cùng năng lượng âm và dương, và loại n, là loại âm, có thể chuyển động khác với loại p.

Chuyển đổi ánh sáng quang điện thành điện năng

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Khi một photon chạm vào một miếng silicon, một trong hai điều xảy ra:

1. photon truyền qua một miếng silicon. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon đủ thấp để nâng các electron lên mức năng lượng cao hơn.

2. Silic hấp thụ năng lượng của phôtôn. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon vượt quá năng lượng cần thiết để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.

Khi một photon bị hấp thụ, năng lượng của nó được truyền cho các điện tử trong màng tinh thể. Nói chung, các electron này là lớp ngoài cùng và thường liên kết với các nguyên tử lân cận, vì vậy chúng không thể đi xa. Khi các electron bị kích thích, chúng trở nên dẫn điện và có thể chuyển động tự do trong chất bán dẫn. Sau đó, nguyên tử không có một electron độc thân và được gọi là "lỗ trống". Lỗ trống này cho phép các electron của nguyên tử lân cận di chuyển đến lấp đầy "lỗ trống", từ đó tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận để nó có "lỗ trống". "Lỗ trống" cũng đi qua mạch bán dẫn.

Photon chỉ cần thêm năng lượng để kích thích electron bên ngoài dẫn điện. Tuy nhiên, tần số tổng thể của Mặt trời là 6000 độ Kelvin, vì vậy silicon hấp thụ phần lớn năng lượng Mặt trời. Tuy nhiên, nhiều năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành nhiệt năng hơn là được sử dụng.

Chúng tôi hy vọng những thông tin trên đã giúp giải đáp mọi thắc mắc của bạn về pin mặt trời.

Nalutata Solar là công ty năng lượng mặt trời với hơn 10 năm kinh nghiệm lắp đặt máy năng lượng mặt trời hòa lưới tại Hà Nội. Chúng tôi chuyên xây dựng điện mặt trời, điện mặt trời nối lưới, hệ thống điện mặt trời, năng lượng mặt trời cho gia đình và doanh nghiệp giá rẻ uy tín nhất.

Cụ thể các gói lắp đặt điện mặt trời NLS tại http://nalutata.com/combo-he-thong-mini/

Công ty cổ phần công nghệ và thương mại Nalutata

Địa chỉ: 686 Hoàng Sa, Đông Anh, TP Hà Nội.

Phone : 0986 388 665 – 0984 62 62 84.

Email : nalutata.com@gmail.com

#nalutatasolar

Website : https://nalutata.com


Hotline Facebook Z Zalo
0962 382 950
0962 382 950