Tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Trong hệ thống và các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời, tấm pin năng lượng mặt trời là một bộ phận quan trọng không thể thiếu giúp chuyển đổi quang năng thành điện năng để vận hành máy móc. Không có sự phát minh ra tấm pin năng lượng mặt trời, công nghệ năng lượng tái tạo không thể có sự phát triển vượt bậc như ngày nay. Vậy một tấm pin năng lượng mặt trời được cấu tạo như thế nào, nguyên lý hoạt động ra sao, hãy cùng QSD Solar tìm hiểu ở trong bài viết dưới đây!

Pin năng lượng mặt trời là gì?

Pin năng lượng mặt trời còn được gọi là pin quang điện, tên tiếng Anh là Solar Panel. Lý do giải thích cho tên gọi này là vì pin mặt trời cấu thành từ tập hợp của rất nhiều tế bào quang điện (Solar Cell). Những tế bào này vốn là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt các cảm biến ánh sáng là diot quang, chính vì vậy nó có thể chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng thành năng lượng điện. Các tế bào này được ghép lại thành một khối (thông thường bao gồm khoảng 60 hoặc 72 tế bào tên một tấm) để tạo ra một tấm pin năng lượng mặt trời. Và công nghệ sử dụng điện tạo ra từ năng lượng mặt trời đã có một bước chuyển biến mạnh mẽ nhờ có pin năng lượng mặt trời.

Bên cạnh đó, các chỉ số như cường độ dòng điện, hiệu điện thế hay điện trở của tấm pin cũng  thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu lên.

Tấm pin thường xuất hiện trong hệ thống điện mặt trời, hoặc được tách riêng lẻ để sử dụng trong các thiết bị năng lượng mặt trời độc lập như đèn LED năng lượng mặt trời (in đậm dẫn link), máy bơm năng lượng mặt trời,… Tùy vào mục đích sử dụng mà tấm pin sản xuất ra sẽ có các kích thước khác nhau. Người ta thường lắp đặt ở trên mái nhà hay đỉnh các khu công trình,… – những nơi có nhiều ánh sáng mặt trời nhằm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng và tạo ra sản lượng điện nhiều hơn.

Thông thường, một tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ trung bình từ 25 đến 30 năm – một khoảng thời gian sử dụng khá dài và có thể coi đây là một sản phẩm rất bền vững do tấm pin hoàn toàn tái chế được sau khi kết thúc 1 chu kỳ vòng đời.

Cấu tạo của một tấm pin năng lượng mặt trời

Cấu tạo cơ bản của một tấm pin năng lượng mặt trời đạt chuẩn sẽ bao gồm các bộ phận sau:

Khung

Thông thường khung của tấm pin năng lượng mặt trời chất lượng tốt được làm từ nhôm màu bạc. Đây là bộ phận có kết cấu vững càng, cứng cáp để cố định các tế bào quang điện với các bộ phận khác, đồng thời có trọng lượng nhẹ nhưng đủ khả năng bảo vệ các bộ phận bên trong trước các yếu tố tác động từ bên ngoài như gió, mưa,…

Kính cường lực

Các tấm pin năng lượng mặt trời đều cần có một lớp kính cường lực chắc chắn được lắp ở bên trên để bảo vệ các tế bào quang điện khỏi mưa, gió, bụi hay dị vật rơi vào,… Kính thường có độ dày từ 3mm đến 3,5mm, có độ phản xạ thấp, độ truyền ánh sáng cao nhờ có độ trong suốt giúp nó dễ dàng hấp thụ năng lượng mặt trời.

Lớp EVA

Lớp EVA là viết tắt của cụm từ ethylene vinyl acetate, đóng vai trò là chất kết dính, nối các bộ phận với nhau, thường có lớp trên và lớp dưới, ở giữa là lớp tế bào quang điện. Lớp EVA được sản xuất từ vật liệu có khả năng chịu nhiệt và độ bền cao, giúp lớp giữa không bị xê dịch, bảo vệ khỏi bụi và sự tích tụ hơi nước khi lắp đặt tại các khu vực ngoài trời.

Lớp tế bào quang điện

Hay còn có tên tiếng Anh là Solar Cell. Hiện nay, các tấm pin năng lượng mặt trời thường được làm từ silic, chất bán dẫn phổ biến nhất hiện nay. Trong một tế bào, tinh thể silic nằm ở giữa hai lớp dẫn điện. Trong đó, một tế bào được sử dụng 2 lớp silic khác nhau. Đây là bộ phận chính giúp chuyển đổi quang năng thành điện năng.

Tấm pin có càng nhiều tế bào thì khả năng hấp thụ càng cao. Thậm chí, các nhà khoa học còn tìm ra các thay đổi hình dạng tế bào thành ô bàn cờ để tăng hiệu suất lên đến 125% cho tấm pin. Điều này chứng tỏ con người luôn nỗ lực tiếp tục tìm tòi, phát triển để tối ưu hơn nữa các thiết bị trong ngành năng lượng mặt trời.

Tham khảo: Tăng hiệu suất tấm pin năng lượng mặt trời bằng cách thay đổi hình dạng

Tấm nền pin

Tấm nền pin nằm vị trí dưới cùng trong tổng thể có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và giữa độ ẩm. Độ dày của tấm pin không cố định mà phụ thuộc vào mỗi nhà sản xuất. Màu sắc chủ yếu là màu trắng.

Hộp đấu dây

Hộp đấu dây thường được thiết kế chắc chắn, nằm ở dưới tấm nền pin, chịu trách nhiệm tập hợp và trung chuyển năng lượng điện được tạo từ các bộ phận trên ra các thiết bị bên ngoài.

Ngoài ra, người ta có thể thêm một số bộ phận khác như cáp điện DC là loại cáp chuyên dụng cho năng lượng mặt trời và jack kết nối tấm pin với các thiết bị. Các đèn mặt trời giá rẻ thường sử dụng các loại jack cắm tròn, vật liệu kém bền nên dễ dàng bị rụng, vỡ sau một khoảng thời gian ngắn được lắp đặt ngoài trời, chịu tác động từ các yếu tố ngoại cảnh. Trái lại, các hãng cung cấp thiết bị năng lượng mặt trời cao cấp thường sử dụng jack cắm có kết cấu bền vững, chắc chắn hơn. Ví dụ:

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời có mối liên kết chặt chẽ với nguyên lý hoạt động của thành phần chính là tế bào quang điện (solar cell). Một tế bào sử dụng hai lớp silic khác nhau là loại n (bán dẫn âm – negative) và loại p (bán dẫn dương – positive). Khi hai silic này tác động đến nhau sẽ tạo ra điện tích âm và dương ở hai mặt.

Ánh sáng của mặt trời bao gồm những hạt rất nhỏ gọi là photon. Khi photon chạm vào một mảnh silic, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong mạng tinh tể. Lúc này các hạt electron có khả năng dẫn điện và tự do di chuyển, tạo ra các khoảng trống và liên tục lấp đầy các lỗ trống, tạo ra điện trường. Các hạt electron được hội tụ tại đỉnh của tế bào, từ đó đi vào mạch điện tiêu thụ thực hiện chức năng điện từ và quang năng trở thành điện năng.

Tuy nhiên dòng điện tạo ra trực tiếp từ pin năng lượng mặt trời là dòng điện một chiều, vì vậy người ta lắp thêm bộ biến tần (introvert) vào tế bào năng lượng mặt trời để biến đổi thành dòng điện xoay chiều, cung cấp điện cho các thiết bị được kết nối.

Tiểu kết

Tấm pin năng lượng mặt trời là một chủ đề vô cùng “hot hit” với những người đang quan tâm đến các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến công suất thực tế. Đã nhắc đến năng lượng mặt trời thì không thể bỏ qua tấm pin. Vì vậy, QSD Solar mong rằng có thể đem đến những thông tin hữu ích ở mức độ cơ bản nhất về tấm pin năng lượng mặt trời, đặc biệt cho hệ nhóm Quý bạn đọc mới nhập môn!

Tìm hiểu 3 loại pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất hiện nay TẠI ĐÂY

QSD Solar được thành lập trong giai đoạn bùng nổ của ngành năng lượng sạch tại Việt Nam. Bằng kinh nghiệm tích lũy nhiều năm trong ngành cùng mong muốn đưa nguồn năng lượng xanh đến triệu mái nhà Việt, chúng tôi không ngừng nghiên cứu, hợp tác, phát triển những dòng sản phẩm mang lại chất lượng, hiệu quả tối ưu nhất tới tay người tiêu dùng.

Hiện tại chúng tôi đang cung cấp các thiết bị năng lượng mặt trời chất lượng cao với chế độ bảo hành tốt, cam kết đặt quyền lợi người tiêu dùng lên hàng đầu.

QSD Solar

Mang nguồn năng lượng xanh đến hàng triệu mái nhà Việt