Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?
Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

03-03-2018 09:21:37 AM

Điện bao phủ quanh chúng ta, chúng có mặt trong các dây cáp trên khắp thế giới và chảy trong máu của chúng ta để giữ nhịp tim của chúng ta. Nói cách khác, điện duy trì cuộc sống của chúng ta.

Vì sự quan trọng của điện, chúng ta đang tìm mọi cách để tạo ra điện. Đa số những cách tạo ra điện hiện tại đều gây hại cho môi trường và những nguồn tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt. Năng lượng tái tạo đang trở thành ưu tiên số một. Và năng lượng mặt trời là một trong những loại năng lượng tái tạo tuyệt vời nhất.

Quá trình biến đổi ánh sáng thành điện được gọi là “quang điện”. Tế bào quang điện là những thiết bị được xây dựng để thu ánh sáng mặt trời và biến nó thành dòng điện có thể sử dụng được. Tấm pin mặt trời, những tấm có bề mặt lớn thu thập ánh nắng mặt trời và biến nó thành điện năng, được làm bằng nhiều tế bào quang điện có nhiệm vụ thực hiện quá trình tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời.

Chất bán dẫn.

Khi chất bán dẫn silicon tiếp xúc với năng lượng, các electron tự do ở điện cực N sẽ di chuyển sang để lấp đầy các lỗ trống bên điện cực P. Sau đó, các electron từ điện cực N và điện cực P sẽ cùng nhau tạo ra điện trường. Các tế bào năng lượng mặt trời sẽ trở thành một diode, cho phép electron di chuyển từ điện cực P đến điện cực N, không cho phép di chuyển ngược lại.

Tất nhiên, để kích hoạt quá trình cần có năng lượng tiếp xúc với các tế bào silicon. Ánh sáng mặt trời gồm các photon, các hạt nhỏ năng lượng có thể tiếp xúc với các tấm pin năng lượng mặt trời và nới lỏng liên kết của các electron ở điện cực N. Sự di chuyển của các elentron tự do từ điện cực N tới điện cực P tạo ra dòng điện.

Khi điện trường đã được tạo ra, tất cả những gì chúng ta cần làm là thu thập và chuyển nó thành dòng điện có thể sử dụng. Một bộ biến tần được gắn với các tế bào năng lượng mặt trời sẽ biến dòng điện từ một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện xoay chiều là dòng điện chúng ta đang sử dụng ở khắp mọi nơi.


Pin mặt trời hiện tại vẫn thiếu hiệu quả

Các công nghệ biến ánh sáng mặt trời thành điện hiện tại vẫn kém hiệu quả. Các tấm pin mặt trời chưa thể hấp thụ toàn bộ năng lượng của ánh sáng mặt trời. Nói chung, những tế bào năng lượng mặt trời tốt nhất hiện tại chỉ có thể chuyển 25% năng lượng mà nó nhận được thành điện. Tại sao vậy? Thực tế là ánh sáng mặt trời, như tất cả các loại ánh sáng khác, bao gồm một quang phổ với các bước sóng khác nhau, mỗi bước sóng có một cường độ khác nhau. Có những bước sóng quá yếu không thể giải phóng các electron còn một số bước sóng lại quá mạnh với silicon.

Hơn nữa, các tấm pin mặt trời cần được đặt ở những vị trí cực kỳ đặc biệt. Góc của các tấm pin mặt trời cần được tính toán để có thể nhận được tối đa lượng ánh sáng mặt trời và đương nhiên những tấm pin mặt trời chỉ thực sự hữu ích nếu được đặt ở nơi có nhiều ánh sáng mặt trời. Đặt tấm pin mặt trời ở những nơi có thời tiết ít nắng sẽ biến chúng thành những tác phẩm nghệ thuật lố bịch và tốn kém.

Các nhà khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm phát triển những tấm pin mặt trời hiệu quả hơn. Các tế bào năng lượng mặt trời dạng màng mỏng, được sản xuất từ cadmium, mỏng hơn nhiều so với tế bào silicon và có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời tốt hơn. Nhưng hiện tại, khả năng biến năng lượng thu thập được thành điện năng của tế bào năng lượng mặt trời cadmium vẫn còn khá kém. Tuy nhiên, các nhà khoa học muốn nghiên cứu thêm về loại tế bào năng lượng mặt trời này bởi chúng có mức giá rẻ và kích thước thuận tiện.

Một trong những phát kiến lớn khác đáng được nhắc tới là “silicon đen”. Silicon đen là silicon đã qua xử lý để có bề mặt màu đen bởi màu đen hấp thụ ánh sáng tốt hơn.

Hình ảnh có liên quan

Silicon đen sẽ tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời có khả năng hấp thụ tốt hơn, đặc biệt là ở những khu vực thưa ánh sáng mặt trời hoặc thường tiếp xúc với ánh sáng mặt trời ở góc độ thấp. Hạn chế lớn nhất ở thời điểm hiện tại đó là quá trình tạo màu đen cho silicon làm tăng diện tích bề mặt của nó, điều này khiến gia tăng khả năng tái kết hợp của electron. Các electron tự do sẽ tìm kiếm sự tái kết hợp với tế bào silicon chứ không di chuyển nhằm tham gia với một nguyên tử khác để tạo ra dòng điện.

Quá trình nghiên cứu silicon đen vẫn đang tiếp diễn. Gần đây, các nhà khoa học Phần Lan đã tìm ra phương pháp giảm các trường hợp tái kết hợp, tăng khả năng chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng lên 22,1%. Hiện mức chuyển hóa này vẫn chưa bằng silicon điển hình nhưng chắc chắn nó sẽ được cải tiến trong tương lai

Một tế bào năng lượng mặt trời được chế tạo bằng vật liệu bán dẫn, ví dụ như silicon. Chất bán dẫn có độ dẫn điện ở mức trung gian giữa chất dẫn và chất cách điện. Silicon tuy có mức dẫn điện hạn chế nhưng nó có cấu trúc tinh thể rất phù hợp cho việc tạo ra chất bán dẫn. Nguyên tử silicon cần 4 electron để trung hòa điện tích nhưng lớp vỏ bên ngoài một nguyên tử silicon chỉ có một nửa số electron cần thiết nên nó sẽ bám chặt với các nguyên tử khác để tìm cách trung hòa điện tích.

Để tăng độ dẫn điện của silicon, các nhà khoa học đã “tạp chất hóa” nó bằng cách kết hợp nó với các vật liệu khác. Quá trình này được gọi là “doping” và silicon pha tạp với các tạp chất tạo ra nhiều electron tự do và lỗ trống. Một chất bán dẫn silicon có hai phần, mỗi phần được pha tạp với một loại vật liệu khác. Phần đầu tiên được pha với phốt pho, phốt pho cần 5 electron để trung hòa điện tích và có đủ 5 electron trong vỏ của nó. Khi kết hợp với silicon, một electron sẽ bị dư ra. Electron đặc trưng cho điện tích âm nên phần này sẽ được gọi là silicon loại N (điện cực N). Để tạo ra silicon loại P (điện cực P), các nhà khoa học kết hợp silicon với boron. Boron chỉ cần 3 electron để trung hòa điện tích và khi kết hợp với silicon sẽ tạo ra những lỗ trống cần được lấp đầy bởi electron.

Nguồn: Báo điện tử.


BÀI VIẾT KHÁC

Nguyên lý hoạt động của hệ thống ĐIỆN MẶT TRỜI.
23 Tháng 03
Ánh sáng mặt trời, bao gồm những hạt nhỏ Photon, khi tiếp xúc trực tiếp với tấm pin sẽ tạo ra dòng điện một chiều. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng quang điện – khả năng phát điện khi được ánh sáng...
Nguy cơ thiếu điện có thể sẽ trở lại.
30 Tháng 05
“Nếu không có sự quyết tâm, vào cuộc mạnh mẽ của cả hệ thống chính trị; có cơ chế, chính sách thu hút các nhà đầu tư tư nhân vào các dự án điện, đến năm 2030, nguy cơ thiếu điện có thể sẽ trở lại”....
Điện mặt trời - Ứng dụng đa dạng và nhiều tiềm năng.
14 Tháng 06
Những năm gần đây, các sản phẩm, thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời đang ngày càng được nhiều người biết đến và sử dụng như một giải pháp tiết kiệm điện, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường....
Thời điểm quyết định đối với Việt Nam tập trung cho năng lượng tái tạo
12 Tháng 02
Theo Sách trắng của McKinsey & Company, năng lượng tái tạo có tiềm năng trở thành một phương án hữu hiệu giúp Việt Nam đáp ứng được nhu cầu năng lượng trong nước.
Khách hàng 'sốc' vì hóa đơn tiền điện tăng gấp 4 - 5 lần
24 Tháng 04
Giá điện bình quân tăng thêm 8,36% từ 20/3, nhưng nhiều hộ gia đình vẫn "sốc" với hóa đơn thanh toán tiền điện tháng 4 nhảy vọt.
Chương trình khuyến mãi đặc biệt Hè 2018
26 Tháng 05
Thông điệp : “Xài điện thả ga - không lo tiền điện”
Những chuyển biến tích cực trong việc mua bán điện mặt trời với EVN tại TP. HCM
07 Tháng 07
Trước nhu cầu điện gia tăng đột biến trong thời gian qua, ngành điện TP HCM đang khuyến khích người dân và các DN triển khai lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà. Sử dụng hệ thống này, người dân...
Năng lượng tái tạo cho khu vực chưa có điện lưới: Có khả thi
11 Tháng 10
Để thực hiện thành công điện khí hóa nông thôn, giúp 100% hộ dân được sử dụng điện vào năm 2020, giải pháp đầu tư năng lượng tái tạo không nối lưới cho khu vực vùng sâu, vùng xa, biên giới chưa có điện đang...
HDBank tài trợ 7.000 tỷ đồng cho các dự án điện mặt trời
06 Tháng 11
HDBank tài trợ cho các dự án năng lượng sạch – dự án điện mặt trời với tổng số vốn lên đến 7.000 tỷ đồng. Theo đó, HDBank tài trợ vốn cho các dự án điện mặt trời nối lưới thuộc quy hoạch phát triển điện...
Miền Nam sẽ bớt ‘nóng’ nhờ điện gió, điện mặt trời?
22 Tháng 02
Đã có khoảng 8.000 MW điện gió và điện mặt trời được chấp thuận quy hoạch chỉ trong khoảng 1 năm qua và vẫn còn tới chừng 22.000 MW khác đã được nhà đầu tư đăng ký chờ duyệt.

Liên kết với chúng tôi

Hỗ trợ trực tuyến

Hồng Phi (Mr) Hồng Phi (Mr) 0908 988 291

Mỹ Nữ (Ms) Mỹ Nữ (Ms) 0902 966 788

Đăng ký nhận thông tin khuyến mãi

Gọi điện
Sms
Chỉ đường