Tổng quan về cấu tạo pin năng lượng mặt trời và nguyên lý hoạt động

cấu tạo pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời là gì? Cấu tạo pin mặt trời? Ưu – nhược điểm của pin năng lượng mặt trời? Trong bài viết này, Dienmattroidanang.com sẽ cung cấp những thông tin cần thiết và chi tiết nhất về cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời nhé!

Pin năng lượng mặt trời là gì?

Pin năng lượng mặt trời hay tấm quang năng gồm nhiều tế bào quang điện  (điện phân tử năng). Những tế bào quang điện  này là cấu trúc bán dẫn có chứa trên mặt những cảm biến sáng làm điểm pha, có tác dụng thực hiện việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng điện.

Có rất nhiều ưu điểm của pin mặt trời, vì thế chúng được áp dụng rộng rãi trong việc tạo ra nguồn năng lượng xanh phục vụ cho cuộc sống con người. Giá trị của tấm pin mặt trời  khá hợp lý nhưng có khả năng bền vững, hiệu suất sử dụng tạo ra lợi ích to lớn giúp giảm tối thiểu các chi phí liên quan đến hệ thống cài đặt, loại bỏ nhu cầu bảo trì và tiết kiệm rất nhiều tiền điện hàng tháng.

cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Pin năng lượng mặt trời

Cấu tạo của pin mặt trời

Tại thị trường Việt Nam ngày nay, tấm pin năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi nhất là dạng mono và poly, gồm 8 phần cấu thành: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin, hộp đấu dây, cáp điện, Jack kết nối MC4. Chất keosilicone được dùng để làm kín điểm tiếp giáp giữa mô-đun và khung hợp kim nhôm, và cũng ứng dụng để kín đáo điểm tiếp giáp giữa mô-đun và hộp nối.

Kính cường lực

Kính cường lực có chức năng bảo vệ cell quang điện (Solar cell) khỏi tác động của điều kiện thời tiết như mưa, tuyết, bụi bẩn và va đập từ bên ngoài. Các nhà sản xuất thường sử dụng lớp Kính cường lực độ dày khoảng 3.2mm ở phía trên để đảm bảo khả năng bảo vệ và duy trì truyền sáng vượt quá 91% cho tấm điện mặt trời, giúp tăng khả năng hấp thụ và giảm sự phản xạ của ánh sáng mặt trời.

Khung nhôm

Khung hợp kim nhôm có tác dụng tạo thành một cấu trúc cứng cáp đủ để gắn kết các cell điện mặt trời và các thành phần khác, bảo vệ và gắn chặt các thành phần bên trong trước sự tác động của gió mạnh và lực ngoại tác động từ môi trường bên ngoài. Các hãng sản xuất tấm điện còn bổ sung một lớp anode trên khung nhôm và gia cường bằng các thanh ngang để làm tăng khả năng cứng cáp của tấm điện, tạo độ cứng, sự bền bỉ và khả năng chịu đựng sự tác động không mong muốn của môi trường và các yếu tố cơ học mài mòn.

Lớp màng EVA

Từ viết tắt của Ethylene Vinyl Acetate, lớp màng EVA là một loại màng polymer trong suốt đặt ở trên và dưới cell điện mặt trời, có tác dụng kết nối cell điện với lớp kính chịu lực phía trên và nền điện phía dưới. Màng này còn có tác dụng hấp thụ và bảo vệ cell điện khỏi sự rung động, ngăn bụi và hơi ẩm. Vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ cực kỳ khắc nghiệt và độ bền cao.

Việc kết nối hai bên của cell quang điện tạo ra một sự hấp thụ sốc, bảo vệ cell và dây kết nối khỏi sự rung động, tác động bất ngờ từ mưa đá và các vật thể khác.

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

Tế bào quang điện

Tế bào quang điện (hay còn gọi là photovoltaic hoặc PV) tạo ra điện trực tiếp từ ánh sáng mặt trời thông qua hiệu ứng quang điện. Một nhóm các tế bào quang điện được liên kết lại và đặt trong một khung gọi là mô-đun hoặc tấm điện mặt trời.

Các Tế bào quang điện được sản xuất từ chất bán dẫn như silic và đây là nguyên liệu phổ biến nhất. Khi ánh sáng chiếu vào, một phần năng lượng từ ánh sáng bị hấp thụ trong chất bán dẫn, năng lượng này được truyền cho chất bán dẫn. Năng lượng này kích hoạt các electron, cho phép chúng di chuyển tự do.

Tế bào quang điện có một điện trường giữa các electron được giải phóng do tác động của ánh sáng, dẫn dắt chúng di chuyển theo một hướng cụ thể. Dòng electron này tạo ra dòng điện; khi các điểm tiếp xúc kim loại được đặt ở hai đầu, chúng cho phép dòng điện được trích xuất để sử dụng.

Hầu hết các tấm điện mặt trời ngày nay bao gồm 120 đến 144 tế bào đơn hoặc đa tinh thể, liên kết thông qua các thanh tiếp điểm để tạo ra điện áp khoảng 40V tùy thuộc vào loại tế bào sử dụng. Các thanh tiếp điểm này nối kết các tế bào lại với nhau, tạo thành một mạch dòng điện liên tục.

Tấm nền

Là lớp sau cùng của tấm pin năng lượng mặt trời, thường có vai trò như một vật cản chống ẩm và là lớp vỏ cuối cùng để đảm bảo bảo vệ về mặt cơ học và cách điện. Vật liệu nền tấm được tạo ra từ một loạt các loại polymer hoặc nhựa khác nhau như PP, PET và PVF, cung cấp các mức độ bảo vệ khác nhau, sự ổn định nhiệt và khả năng chống tác động của tia tử ngoại. Thông thường, nền tấm thường được màu trắng, tuy nhiên nó cũng có thể là trong suốt hoặc đen, tuỳ thuộc vào hãng sản xuất và mô-đun.

Kỹ thuật hiện tại cho phép các nhà sản xuất pin mặt trời tạo ra các tấm pin không sử dụng nền tấm phía sau, thay vào đó là mặt kính cường lực trong suốt, giúp tấm pin mặt trời có khả năng hấp thụ ánh sáng từ cả hai mặt trước và sau. Việc hấp thụ ánh sáng tán xạ từ phía sau giúp tăng hiệu suất hoạt động của tấm pin.

Hộp đấu dây

Nằm ở phần cuối cùng, đây là nơi tập trung và chuyển đổi năng lượng điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra môi trường bên ngoài. Vì vị trí trung tâm này, nó thường được thiết kế vững chắc để chống lại bụi bẩn và nước mưa.

Đầu nối cáp MC4 và dây cáp điện DC

Còn được gọi là đầu nối MC4, đây là đầu nối điện được sử dụng để liên kết các tấm pin mặt trời. Việc sử dụng đầu nối MC4 giúp giảm thiểu rủi ro về cháy nổ hoặc hỏng hóc hệ thống pin năng lượng mặt trời.

Dây cáp điện DC là loại dây điện được thiết kế đặc biệt cho năng lượng mặt trời, với lớp đồng bị tráng kẽm giúp giảm trở kháng dây dẫn, lớp vỏ cách điện được chế tạo để chống tác động của tia cực tím và Ozon, chống hóa chất và dầu, cùng với khả năng chống cháy.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời là một thiết bị bán dẫn bao gồm một loạt các diod p-n trong tổng số lớn, dưới tác động của tia sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Quá trình chuyển đổi này được gọi là electron quang học. Quá trình này cho phép tạo ra điện thông qua ánh sáng.

cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Tuổi thọ của tấm pin năng lượng mặt trời

Tuổi thọ của tấm pin năng lượng mặt trời có thể từ 30 đến 50 năm hoặc có thể cao hơn, phụ thuộc vào loại sản phẩm. Thông thường, các nhà sản xuất pin quang điện thường cung cấp hai loại bảo hành, bao gồm bảo hành về thiết bị và bảo hành về hiệu suất. Bảo hành thiết bị thường thời hạn khoảng 10-12 năm, bảo hành hiệu suất cao hơn nhiều, kéo dài đến 25-30 năm, tùy thuộc vào thương hiệu cụ thể.

Hầu hết các nhà sản xuất thường cam kết rằng tỷ lệ giảm hiệu suất tối đa sẽ không vượt quá 10% trong 10-12 năm đầu tiên và không vượt quá 20% sau 25 năm sử dụng. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất tấm pin chất lượng cao, ví dụ như LG Solar, cam kết rằng hiệu suất của tấm pin sau 25 năm vẫn có thể đạt đến 90%. Mặc dù sau thời gian này, nhà sản xuất không cam kết bảo hành về hiệu suất, thực tế là tuổi thọ của tấm pin vẫn có thể kéo dài đáng kể, tham khảo thêm về Cấu Trúc của Tấm Quang Điện Năng Lượng Mặt Trời.

Ưu – nhược điểm của pin năng lượng mặt trời

Dưới đây là bảng đưa ra những ưu điểm nổi trội, cũng như những nhược điểm của tấm pin năng lượng mặt trời:

Ưu điểm Nhược điểm
Tài nguyên năng lượng có thể phục hồi Có chi phí cao liên quan đến việc cài đặt và các thiết bị liên quan
Giảm chi phí hóa đơn điện bằng cách tự sản xuất điện Hiệu suất hoạt động chịu ảnh hưởng từ điều kiện thời tiết
Sự đa dạng trong việc ứng dụng Việc lưu trữ năng lượng mặt trời yêu cầu kinh phí đáng kể
Chi phí duy trì thấp Đòi hỏi diện tích lớn mà không gian không thể thiếu, đặc biệt là bề mặt đất rộng lớn
Không đòi hỏi nhiều lao động, có công nghệ quản lý và hoạt động dễ dàng Vấn đề chất thải phát sinh từ các vật liệu tái chế từ tấm quang điện là một khía cạnh quan trọng

Kết luận

Trên đây là tất cả các thông tin chi tiết về cấu tạo pin năng lượng mặt trời. Mong rằng bài viết sẽ giúp bạn hiểu thêm về nguyên lí cũng như cấu tạo của pin năng lượng mặt trời. Để tìm hiểu thêm nhiều thông tin khác về tấm pin năng lượng mặt trời, hãy truy cập vào Dienmattroidanang.com

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *