Trái đất hấp thụ khoảng 3,850,000 exajoules (EJ) năng lượng mặt trời mỗi năm. Một giờ sẽ đáp ứng toàn bộ nhu cầu năng lượng của thế giới trong một năm. Tiềm năng của năng lượng mặt trời gần như ngoài sức tưởng tượng của bất kỳ ai. Làm thế nào chúng ta có thể khai thác vào nguồn tài nguyên rộng lớn này? Đó chính là nhờ các tấm pin, Chúng ta hãy xem làm thế nào mà chúng hoạt động?
Solar Cell và Solar Panel là hai phần không thể thiếu và liên quan chặt chẽ với nhau trong hệ thống năng lượng mặt trời. Khi đọc về các hệ thống, bạn có vẻ lầm tưởng giữa hai khái niệm này và nghĩ là hầu như hoán đổi cho nhau. Nhiều bài viết đề cập đến cả hai khi thảo luận về sản xuất và sản lượng năng lượng, và thường không giải thích về cách thức các bộ phận này hoạt động. Tuy nhiên, mỗi cái sẽ đóng một vai trò riêng biệt. Solar cells chứa tất cả các thành phần cần thiết để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Các tấm pin mặt trời kết hợp và định hướng tất cả sản lượng năng lượng đó.
Tế bào quang điện được biết đến là thành phần chính cấu tạo nên tấm pin năng lượng mặt trời, vậy chúng là gì? Hãy cùng GIVASOLAR tìm hiểu kỹ hơn:
Tế bào quang điện (Solar Cell) là gì?
Tế bào quang điện hay còn gọi cell pin mặt trời (solar cell) là một thiết bị điện được làm bằng chất liệu silicon tinh thể.
Trên bề mặt được phủ các đường dẫn bằng kim loại với các nhánh nhỏ hơn tỏa ra để thu thập các electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện, có khả năng biến đổi quang năng thành điện năng
Một tế bào năng lượng mặt trời bằng silicon duy nhất có thể tạo ra điện áp mạch hở tối đa khoảng từ 0,5 đến 0,6 V. Thông thường khoảng 60 hay 72 tế bào quang điện được ghép lại với nhau tạo thành tấm pin mặt trời
Solar cell thường hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo. Chúng có khả năng cảm biến ánh sáng, điển hình như cảm biến hồng ngoại, phát hiện ánh sáng hoặc bức xạ điện từ khác gần phạm vi nhìn thấy được hay có thể đo cường độ ánh sáng.
Các loại tế bào quang điện:
Trên thị trường hiện nay, tấm pin năng lượng gồm 2 loại phổ biến, sử dụng 2 loại tế bào quang điện Mono và Poly
Loại Mono:
Các tế bào quang điện của tấm pin Mono được làm bằng silicon đơn tinh thể, có độ tinh khiết cao, thường có giá trị đắt hơn so với các tế bào khác. Các góc của các tế bào nhìn giống như bị cắt bớt, tạo thành hình bát giác. Ưu điểm của loại tế bào quang điện này khi tạo thành tấm pin là có hiệu suất sử dụng cao, thời gian sử dụng dài. Đặc biệt hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu.
Loại Poly:
Tế bào quang điện của tấm pin Poly được làm bằng các tế bào silicon đa tinh thể, được chế tạo từ khối silicon vuông đúc nóng chảy, được làm mát và làm cứng lại một cách cẩn thận. Đây là loại tế bào được sử dụng phổ biến, nó có mức độ giãn nở và chịu được nhiệt độ cao cùng quá trình sản xuất đơn giản, ít tốn kém, vì thế nên giá thành cũng thấp hơn so với dòng pin Mono.
Nguyên lý hoạt động của Solar cell:
Tế bào quang điện gồm có hai lớp, một cực âm và một cực dương dùng để tạo ra điện trường. Khi các hạt năng lượng nhỏ photon từ ánh sáng mặt trời hấp thụ vào tế bào sẽ giải phóng các electron và dẫn nó xuống đáy của tế bào và đi qua các đường dẫn kim loại, tạo ra điện.
Có nhiều lớp trong tế bào quang quan điện. Các yếu tố quan trọng nhất là hai chất bán dẫn ở trung tâm. Chất bán dẫn trên cùng là một lớp âm, có nghĩa là các nguyên tử của vật liệu có chứa các electron bổ sung. Những electron này được cung cấp năng lượng bởi ánh sáng mặt trời và các điện tử phụ bị đánh bật. Chất bán dẫn dưới cùng là một lớp điện cực đương. Nguyên tử này có các không gian cho nhiều electron hơn. Khi các electron bị loại khỏi lớp âm, chúng bị hút vào lớp dương. Một rào cản được hình thành giữa chúng. Các dây dẫn âm ở phía trên của tế bào và các dây dẫn dương ở phía dưới buộc các electron di chuyển xung quanh tế bào theo một hướng cụ thể. Điều này tạo ra dòng điện bạn sẽ sử dụng. Các dây dẫn buộc dòng điện ra khỏi tế bào và vào một tải điện, thu năng lượng. Các electron sau đó tiếp tục đường đi của chúng cho đến khi chúng vào lại tế bào và kết nối với lớp dương. Điều này hoàn thành một chu trình hoạt động của nó. Toàn bộ mục đích của Solar Cells là đảm bảo quá trình này không bị gián đoạn để bạn có được càng nhiều điện càng tốt.
So sánh Solar Cell và Solar Panel:
Vai trò của Solar panel là khuếch đại, bảo vệ và điều khiển. Tế bào quang điện chỉ có thể tạo ra một lượng năng lượng hạn chế. Khi xây dựng một hệ thống, nhiều Solar Cell được kết nối thành chuỗi hoặc song song để tạo ra một mô-đun năng lượng mặt trời. Điều này tạo ra dòng điện cao hơn và nhiều năng lượng hơn. Các mô-đun cũng niêm phong tất cả các Solar Cell và hệ thống dây điện trong một lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ nó khỏi thời tiết. Các mô-đun này sau đó được nối với nhau như một tấm pin . Điều quan trọng cần lưu ý là một tấm pin có thể chỉ bao gồm một mô-đun hoặc nhiều mô-đun, có nghĩa là các mô-đun và bảng điều khiển đôi khi được sử dụng thay thế cho nhau. Những tấm pin này được lắp sẵn dây điện và sẵn sàng để lắp đặt trên sân thượng của bạn.
Bằng cách kết nối tất cả các bộ phận này vào các tấm pin mặt trời, đưa đến kết quả chính xác hơn để theo dõi. Khi dòng điện rời khỏi các tế bào để đi qua tải điện, nó bị chặn bởi tải và được gửi qua các tấm pin mặt trời. Phương pháp mà các tế bào được nối với nhau xác định cách dòng điện sẽ chạy qua các tấm pin. Dù chảy theo cách nào, nó sẽ dẫn điện từ tất cả các tế bào quang điện lại với nhau. Tất cả điện sau đó sẽ được dẫn ra khỏi các tấm pin và hướng tới biến tần, nơi phần còn lại của quá trình quang điện được hoàn thành.
Solar Cells và Solar Panels làm việc cùng nhau để sản xuất điện cân thiết cho ngôi nhà của bạn. Mặc dù chúng có liên quan chặt chẽ với nhau, các solar panel thực sự có chứa solar cell, mỗi tấm đóng một phần riêng. Toàn bộ hệ thống quang điện hoạt động giống như một dây chuyền lắp ráp. Mỗi thành phần thực hiện công việc của mình, và sau đó chuyển sản phẩm của mình sang phần tiếp theo. Mỗi sản phẩm là cần thiết cho phần tiếp theo để thực hiện công việc của mình. Chỉ các Solar Cell có thể hoạt động một mình, nhưng các sản phẩm của nó là vô dụng nếu không có phần còn lại của hệ thống. Toàn bộ hệ thống năng lượng mặt trời của bạn là một dây chuyền sản xuất sạch và yên tĩnh hoạt động để tạo ra điện cho bạn một cách tự nhiên và hiệu quả.
Hệ thống pin năng lượng mặt trời được gọi là hệ thống quang điện trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời. Điều này khác biệt chúng với các công nghệ năng lượng khác, chẳng hạn như nhiệt mặt trời và năng lượng mặt trời tập trung. Hệ thống quang điện có một số bộ phận và mỗi bộ phận đóng một vai trò riêng biệt.
Toàn bộ hệ thống bắt đầu với solar cells. Những tế bào này là nơi ánh sáng mặt trời thực sự được sử dụng để sản xuất điện. Các Solar Panel là sự kết hợp của nhiều solar cell. Các tế bào này được sắp xếp theo cách mà các tấm pin mặt trời có thể chụp và kết hợp đầu ra điện của mỗi Solar Cell và gửi nó dọc theo một đường dẫn cụ thể. Khi các tấm pin mặt trời đã thu được điện, chúng sẽ gửi tất cả đến một biến tần chuyển đổi điện DC được tạo ra bởi các tế bào thành điện xoay chiều bạn sử dụng trong nhà. Sau đó, điện được gửi qua đồng hồ của bạn và vào nhà bạn. Tất cả các bộ phận trong một hệ thống quang điện có vai trò riêng biệt, nhưng mỗi bộ phận phụ thuộc quá nhiều vào các bộ phận khác nên dễ gây nhầm lẫn.
