Tấm pin năng lượng mặt trời là gì? Nguyên lý & cấu tạo thế nào?

Pin mặt trời là một trong những phát minh có tính đột phá trong ngành năng lượng, nhất là khi các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày càng khan hiếm. Để khách hàng hiểu rõ tấm pin năng lượng mặt trời là gì, nguyên lý và cấu tạo của chúng ra sao, Intech Energy sẽ gửi đến bạn những thông tin trong bài viết dưới đây.

1. Tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Tấm pin năng lượng mặt trời còn được gọi với nhiều cái tên thông dụng khác như pin quang điện, pin mặt trời, solar panel. Đây được đánh giá là một trong những thành phần quan trọng hàng đầu tạo nên một hệ thống điện năng lượng mặt trời.

Pin năng lượng mặt trời là gì?
Pin năng lượng mặt trời là gì?

Vậy tấm pin năng lượng mặt trời là gì? Pin mặt trời là pin quang điện, bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells). Các tế bào quang điện là các phần tử bán dẫn có chứa nhiều cảm biến ánh sáng trên bề mặt là, chúng có nhiệm vụ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng để sử dụng. Thông thường, mỗi tấm pin sẽ có 60 hoặc 72 tế bào quang điện.

Các chỉ số như cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở của pin năng lượng mặt trời sẽ phụ thuộc vào việc chiếu sáng lên tấm pin. Ở vị trí nhận được nhiều ánh sáng, thời gian chiếu sáng lâu thì dòng điện sẽ càng mạnh và ngược lại.

2. Nguyên lý và cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời

Đi sâu vào tìm hiểu nguyên lý và cấu tạo, bạn sẽ hiểu rõ hơn tấm pin năng lượng mặt trời là gì, chúng hoạt động như thế nào để tạo ra điện năng. 

2.1. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

Tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động dựa theo hiệu ứng quang điện trong vật lý học. Hiệu ứng quang điện chính là khả năng phát ra điện tử (elcetron) khi được ánh sáng chiếu vào bề mặt vật chất.

Nguyên lý làm hoạt động của pin năng lượng mặt trời cũng chính là nguyên lý hoạt động của các tế bào quang điện (solar cells). Cụ thể nguyên lý này được chia thành 3 giai đoạn cụ thể như sau:

– Năng lượng từ các photon ánh sáng sau khi được hấp thụ sẽ tạo nên các cặp electron-hole trong chất bán dẫn. Chất bán dẫn bị kích thích sẽ trở thành dẫn điện (electron) và tự do di chuyển.

– Các electron di chuyển sẽ tạo ra một vị trí trống, các electron di chuyển sẽ lấp đầy những vị trí này, điều này sẽ tạo ra điện trường của tấm pin năng lượng mặt trời.

– Pin năng lượng mặt trời sẽ được nối với mạch ngoài để tạo nên dòng điện.

Dòng điện được tạo ra từ pin năng lượng mặt trời là dòng điện một chiều. Tuy nhiên, đa phần các thiết bị điện trong các hộ gia đình, cơ quan… đều vận hành bằng dòng điện xoay chiều, do đó, cần có một biến tần (Inverter) làm nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều để sử dụng hiệu quả nhất.

2.2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời

Mỗi một tấm pin mặt trời thường được làm từ 8 bộ phận khác nhau dưới đây, mỗi bộ phận sẽ có những chức năng riêng biệt. Tính từ ngoài vào trong, pin có những bộ phận cụ thể dưới đây:

– Khung nhôm: Khung nhôm có nhiệm vụ cố định và bảo vệ các thành phần bên trong tấm pin mặt trời trước các tác động ngoại lực như mưa, gió, bão. Khung nhôm thường có trọng lượng nhẹ nhưng chắc chắn, cứng cáp. Khung có màu sắc chủ yếu là màu bạc.

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

– Kính cường lực: Kính cường lực có nhiệm vụ bảo vệ các tế bào quang điện không bị hư hại do tác động của thời tiết như: mưa đá, nhiệt độ, bụi bẩn và do các va chạm khác. Thông thường, độ dày của kính cường lực từ 2-4mm nhưng đa phần là từ 3.2-3,3mm, độ dày này là lý tưởng để vừa duy trì được độ trong suốt vừa đủ chắc chắn để bảo vệ các tế bào quang điện bên trong.

– Lớp màng EVA ethylene vinyl acetate): Đây là một chấp kết dính, đây là 2 lớp màng polymer trong suốt đặt ở bên trên và bên dưới của các tế bào quang điện, chúng dính tế bào quang điện với kính cường lực ở phía trên và tấm nền ở phía dưới. Ngoài ra, lớp màng EVA còn có tác dụng chống rung động cho tế bào quang điện, bảo vệ các tế bào này khỏi bụi bẩn, hơi ẩm. Lớp màng Eva thường rất bền, chịu được nhiệt độ cao.

– Lớp tế bào quang điện (Solar Cells): Tế bào quang điện gồm hai loại là poly và mono, chúng được làm từ vật liệu silic (chất bán dẫn). Mỗi một tế bào quang điện sẽ sử dụng 2 lớp silic khác nhau là N và P, khi 2 lớp này tác động với nhau sẽ tạo ra điện tích âm và dương. Tế bào quang điện có nhiệm vụ hấp thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng.

– Tấm nền: Tấm nền ở phía sau của tấm pin, có tác dụng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm. Tấm nền thường được làm bằng polymer, nhựa PP, PVF, PET. Tùy theo từng nhà sản xuất mà tấm nền của mỗi tấm pin mặt trời sẽ có độ dày khác nhau.

Hiện nay, có một số hãng sản xuất ra loại pin đặc biệt không có tấm nền, thay vào đó là lớp kính cường lực có tác dụng giúp cho tấm pin mặt trời có thể hấp thu ánh sáng từ cả hai mặt, từ đó làm tăng sản lượng điện một cách đáng kể.

– Hộp đấu dây (juction box): Vị trí của hộp đấu dây là ở sau cùng của tấm pin mặt trời, có tác dụng dẫn điện được tạo ra từ tấm pin mặt trời ra ngoài. 

– Cáp điện DC: Cáp DC là loại cáp chuyên dụng dành cho hệ thống điện năng lượng mặt trời. Cáp DC có khả năng cách điện một chiều DC rất tốt, chống chịu thời tiết và các tác động cơ học cũng rất hiệu quả.

– Jack kết nối MC4: Jack này có công dụng là đầu nối để kết nối các tấm pin mặt trời với nhau. MC4 là viết tắt của thương hiệu Multi-Contact, sản phẩm bền bỉ, dễ dàng lắp đặt bằng tay.

Đơn vị cung cấp hệ thống điện mặt trời gia đình uy tín

Intech Energy – là một công ty chuyên tư vấn giải pháp lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời uy tín ở Việt Nam.

Hotline: 0966966819

Địa chỉ: Lô 5+6, KCN, Lai Xá, Hoài Đức, Hà Nội.