Lâu nay chúng ta thường nghe đến tấm pin mặt trời, điện mặt trời, năng lượng mặt trởi,… Tuy nhiên không phải ai cũng biết đến cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó. Trong bài viết này Năng lượng bền vững Việt Nam xin chia sẻ đến bạn đọc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của pin mặt trời. Các loại pin năng lượng mặt trời sử dụng phổ biến hiện nay.

Các vật liệu chế tạo pin mặt trời được sử dụng phổ biến hiện nay

Ngày nay vật liệu chế tạo pin mặt trời được sử dụng chủ yếu đó là silic dạng tinh thể. Có thể được chia thành 3 loại như sau:

• Tinh thể đơn sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Hiệu suất của loại đơn tinh thể này lên đến 16% và giá thành khá cao do chúng được cắt ra từ các thỏi silic dạng ống. Các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các modul.
• Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc từ silic nung chảy được làm nguội và làm rắn. Các loại pin mặt trời làm từ chất liệu này thường có giá thành rẻ hơn nhưng hiệu suất lại kém hơn. Tuy nhiên, có thể dùng chúng để tạo thành các tấm vuông che phủ trên bề mặt để bù lại cho hiệu suất thấp của nó.
• Dải silic được tạo ra từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại vật liệu này có hiệu suất thấp nhất nhưng giá thành lại rẻ nhất vì không phải cắt chúng từ các thỏi silic.

Nguyên lý hoạt động của điện Mặt trời

• Đối với hệ thống điện Mặt trời hòa lưới
• Ban ngày khi có nắng hệ thống pin mặt trời sẽ hấp thụ bức xạ mặt trời và sản sinh ra dòng điện một chiều (DC), lượng điện này đi qua bộ chuyển đổi ( inverter ) thành điện xoay chiều (AC) có cùng tần số (f) và điện áp (U) với lưới điện quốc gia cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện, phần dư thừa sẽ được hòa lên lưới điện.
• Khi lượng điện sinh ra không đủ cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện thì hệ thống tự động lấy thêm phần điện thiếu hụt đó từ lưới điện quốc gia để đảm bảo cũng cấp đủ điện và liên tục cho thiết bị tiêu thụ điện.
• Yêu cầu của hệ thống: Yêu cầu phải có điện lưới. Hệ thống không sử dụng được vào ban đêm hoặc khi mất điện. Hệ thống sẽ ngừng hoạt động khi lượng ánh sáng, bức xạ thấp không đủ điện áp cho hệ thống hoạt động
• Đối với hệ thống điện mặt trời nối lưới độc lập
• Ban ngày khi có nắng hệ thống pin mặt trời sẽ hấp thụ năng lượng sản sinh điện cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện, phần dư thừa sẽ được nạp vào ắc quy dự trữ để sử dụng buổi tối hoặc khi mất điện. Hệ pin mặt trời và ắc quy càng lớn thì lượng điện dự trữ được càng nhiều.
• Vào buổi tối khi không có pin mặt trời hệ thống sẽ lấy điện từ ắc quy để cung cấp cho thiết bị. Nếu lượng điện từ ắc quy không đủ thì hệ thống sẽ tự động chuyển nguồn sang lấy điện từ nguồn điện lưới quốc gia.
• Đối với hệ thống điện mặt trời vừa hòa lưới vừa dự trữ
• Ban ngày khi có nắng hệ thống pin mặt trời sẽ hấp thụ năng lượng sản sinh điện cung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện, phần dư thừa sẽ được nạp vào ắc quy dự trữ để sử dụng buổi tối hoặc khi mất điện. Khi lượng điện sinh ra lớn hơn lượng cung cấp cho thiết bị và lượng nạp vào ắc quy thì phần dư thừa còn lại sẽ được đẩy lên lưới điện quốc gia. Hệ pin mặt trời và ắc quy càng lớn thì lượng điện dự trữ được càng nhiều.
• Vào buổi tối khi không có pin mặt trời hệ thống sẽ lấy điện từ ắc quy để cung cấp cho thiết bị. Nếu lượng điện từ ắc quy không đủ thì hệ thống sẽ tự động chuyển nguồn sang lấy điện từ nguồn điện lưới quốc gia.