Hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một tấm pin năng lượng mặt trời

Cập nhật: 29-04-2020 08:49:21 | Tin công nghệ | Lượt xem: 2007

Trên thị trường hiện này có rất nhiều loại pin mặt trời với nhiều chủng loại, nguồn gốc, xuất xứ khác nhau. Từ những tấm pin mặt trời dành cho đèn đường đến những nhà máy sản xuất điện năng lượng mặt trời quy mô lớn. Câu hỏi đặt ra là những tấm pin năng lượng mặt trời được cấu tạo như thế nào và tại sao lại có thể sản sinh ra điện ? Bài viết hôm nay sẽ giúp cho người dùng hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một tấm pin năng lượng mặt trời.

Hệ thống điện năng lượng mặt trời được lắp đặt ngoài trời để tận dụng nguồn ánh sáng từ mặt trời, tạo ra nguồn điện, chịu nhiều ảnh hưởng của yếu tố thời tiết mưa, nắng trong khoảng thời gian dài từ 25 đến 50 năm. Vậy một tấm pin mặt trời phải được cấu tạo từ những vật liệu nào mới có thể đem lại sự bền bỉ đến vậy ?

Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời.

Pin năng lượng mặt trời được cấu tạo từ 8 bộ phận gồm: Khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box), cáp điện, Jack kết nối MC4.

1.Khung nhôm: Đây là bộ phận quan trọng giúp đảm bảo độ vững chắc để có thể chịu được trọng lượng của solar cell và các bộ phận khác. Yêu cầu thiết kế của khung nhôm pin năng lượng mặt trời là phải chịu được trọng tải của gió và ngoại lực tác động bên ngoài, đồng thời đảm bảo trọng lượng đủ nhẹ để dễ dàng vận chuyển và lắp đặt. Một số hãng nổi tiếng thế giới như Canadian Solar còn gia cố thêm cho khung pin để tăng độ cứng cáp, màu sắc phổ biến của khung nhôm là màu bạc.

2. Kính cường lực: Là lớp bảo vệ cho Solar cell khỏi các ngoại lực tác động bên ngoài. Độ dày của kính cường lực đa số khoảng 3.2-3.3mm để đảm bảo vừa duy trì được khả năng bảo vệ và duy trì được độ trong suốt cho tấm pin mặt trời. Để cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng, kính cường lực xuyên thấu được sử dụng phổ biến bởi loại kính này có hàm lượng sắt thấp, được phủ chống phản chiếu ở phía sau để giảm tổn thất và tăng khả năng truyền sáng.

3.Lớp màng EVA: EVA là viết tắt của ethylene vinyl acetate, một loại chất kết dính, đây là lớp màng được đặt bên trên và bên dưới lớp solar cell với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới. Vật liệu EVA phải cực kì bền và chịu được nhiệt độ và độ ẩm khăc nghiệt, đóng một phần quan trọng trong hiệu suất dài hạn, ngăn chặn bụi bẩn và hơi ẩm vào bên trong cấu tạo của pin.

4. Lớp Solar cell: Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị nhỏ hơn là solar cell. Những loại pin năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại chất bán dẫn phổ biến. Trong một cell, tinh thể silic bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar). Một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N và loại P.

5. Tấm nền pin: :Là tấm nền màu trắng được đặt ở lớp dưới cùng của tấm pin có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học, chống ẩm. Độ dày của tấm nền thường khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất.

Với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, hiện nay hãng pin Canadian Solar đã có một số dòng pin đặc biệt như Biku đã thay thế tầm nền bằng mặt kính cường lực trong suốt giúp pin năng lược mặt trời có thể hấp thụ ánh sáng cả 2 mặt trước và sau, tăng hiệu suất sản sinh điện.

6. Hộp đấu dây: Hay còn được gọi là "junction box" nằm ở phía sau cùng, là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài. Vì đây là điểm trung tâm nên được thiết kế bảo vệ khá chắc chắn.

7. Cáp điện DC: Là loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm với đó là khả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm..) và tác động cơ học khác.

8. Jack kết nối MC4: Là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặt trời. "MC" trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact. Loại jack kết nối này giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền kề với nhau bằng tay.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Một tấm Pin năng lượng mặt trời được cấu thành từ các Solar cell, một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N có các electron dư thừa và loại P có các khoảng trống cho các electron dư thừa, gọi là lỗ trống.

Tại nơi tiếp xúc giữa 2 loại silic (P/N Junction), electron có thể di chuyển qua tiếp diện P/N để lại điện tích dương ở một mặt và tạo ra điện tích âm ở mặt còn lại.

Ánh sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi là các hạt photon (bắn ra từ mặt trời).

Khi một trong các hạt này va đập vào solar cell với đủ năng lượng, nó có thể đánh bật một electron khỏi liên kết để lại một lỗ trống.

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương nay có thể di chuyển tự do, nhưng bởi vì trường điện từ tại tiếp diện P/N nên chúng chỉ có thể đi theo một hướng. Electron bị hút về mặt N và lỗ trống bị hút về mặt P.

Các electron di động được thu thập ở các lá kim loại tại đỉnh solar cell (ribbon và các thanh busbar). Từ đây chúng đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng điện trước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau.

Electron là thứ duy nhất di chuyển trong solar cell và quay về nơi xuất phát. Chẳng có thứ gì hao mòn hay cạn kiệt nên solar cell có tuổi thọ lên tới hàng chục năm.

Điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời là điện một chiều (DC). Để có thể sử dụng cho các tải, thiết bị bình thường thì cần phải chuyển điện DC thành AC (điện xoay chiều). Và đó là chức năng của inverter.

Qua bài viết, Hoàng Gia Solar hi vọng mọi người phần nào thêm thông tin về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin Năng lượng mặt trời. Hiện nay Hoàng Gia là đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực điện mặt trời tại miền Bắc, với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, cam kết sẽ mang đến cho khách hàng những trải nghiệm tuyệt vời nhất khi sử dụng dịch vụ.

Công ty Năng Lượng Thông Minh Hoàng Gia - HGS là nhà cung cấp giải pháp điện năng lượng mặt trời uy tín chất lượng với đội ngũ kỹ sư được đào tạo chuyên nghiệp. Với 5 + năm kinh nghiệm triển khai dự án về điện năng lượng mặt trời tại khu vực phía Bắc, HGS đã đáp ứng tốt các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe cho nhiều dự án điện năng lượng mặt trời cho các công ty thương mại, khách sạn, nhà xưởng, resort, hộ gia đình,..

Đội ngũ kỹ sư của HGS được đào tạo chuyên môn cao, tư vấn thiết kế theo nhu cầu của từng khách hàng, đảm bảo ccs tiêu chuẩn về kỹ thuật, an toàn, đạt hiệu suất cao nhất cho dự án. HGS cam kết mang đến nhiều giá trị cho người sử dụng: