Các hệ thống quang điện (pin năng lượng mặt trời)

Tháng Mười Một 06 12:00 2019

Các tấm pin năng lượng mặt trời biến ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng. Chúng thường được sử dụng để cung cấp điện cho máy tính và đồng hồ. Chúng được làm bằng vật liệu bán dẫn tương tự như loại được sử dụng trong các con chip máy tính.

Khi ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi các vật liệu này, năng lượng mặt trời tác động, làm tách các electron từ các nguyên tử của chúng, cho phép các electron xuyên thấu qua vật liệu để sản sinh ra điện. Quá trình chuyển đổi ánh sáng (photon) sang điện (voltage-điện áp) được gọi là hiệu ứng quang điện (PV).

Các pin năng lượng mặt trời thường được kết hợp thành các mô-đun (module) với khoảng 40 pins, một số các mô-đun được gắn trong mảng quang điện (PV) có thể tính đến vài mét một bên. Những mảng PV có thể được gắn ở một góc cố định hướng về phía nam, hoặc chúng có thể được đặt trên một thiết bị theo dõi hướng theo mặt trời, cho phép chúng thu trọn được ánh sáng mặt trời trong suốt một ngày. Nhiều mảng PV kết nối có thể cung cấp đủ điện cho một hộ gia đình, cho công ty điện lực lớn hoặc các ứng dụng công nghiệp, hàng trăm mảng có thể được kết nối liên kế với nhau để tạo thành một hệ thống PV lớn.

Các tấm pin năng lượng mặt trời dạng màng mỏng sử (film) dụng lớp vật liệu bán dẫn dày chỉ vài micromet. Công nghệ màng mỏng đã có thể cho phép pin mặt trời tăng gấp đôi độ phủ trên mái, gạch ngói, bề mặt của tòa nhà, hoặc tráng lên cửa sổ trần hay các khu vực sân. Các loại phiên bản pin năng lượng mặt trời dạng màng mỏng như loại tấm phủ, bảo vệ mái và có độ bền như loại tấm phủ nhựa đường thông thường.

Cac he thong quang dien

Hệ thống pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái nhà

Một số pin năng lượng mặt trời được thiết kế để hoạt động bằng ánh sáng mặt trời tích hợp. Các pin  này được gắn vào thiết bị thu nhận, sử dụng một ống kính để tích hợp ánh sáng mặt trời vào các pin. Phương pháp này có cả ưu và nhược điểm so với các mảng PV phẳng. Ý tưởng chính là sử dụng rất ít vật liệu bán dẫn PV đắt tiền trong khi thu thập càng nhiều ánh sáng mặt trời càng tốt. Nhưng bởi vì các ống kính phải được hướng vào mặt trời, việc sử dụng các thiết bị thu nhận tích hợp bị giới hạn trong các khu vực nhận được nhiều nắng nhất. Một số thiết bị thu nhận tích hợp được thiết kế để lắp trên các giá đỡ đơn giản, nhưng hầu hết lại yêu cầu có các giá đỡ phức tạp, mà điều đó làm hạn chế thêm việc sử dụng chúng đối với các công ty điện lực, các ngành công nghiệp và các tòa nhà lớn.

Hiệu suất của một pin năng lượng mặt trời được tính theo hiệu quả chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng. Chỉ có năng lượng nhất định của ánh sáng mặt trời tạo ra điện hiệu quả, và nhiều trong số đó phản xạ hoặc hấp thụ bởi các vật liệu làm ra pin. Vì điều này, một loại pin năng lượng mặt trời thương mại điển hình có hiệu quả 15%, khoảng một phần sáu của ánh sáng mặt trời chiếu vào pin, tạo ra điện. Hiệu quả thấp có nghĩa là phải cần các mảng PV lớn hơn, và có nghĩa là chi phí cao hơn. Nâng cao hiệu quả pin năng lượng mặt trời trong khi vẫn giữ chi phí thấp trên mỗi pin là một mục tiêu quan trọng của ngành công nghiệp PV, các nhà nghiên cứu của NREL (National Renewable Energy Laboratory), Bộ Năng lượng (DOE), các phòng thí nghiệm khác của Hoa Kỳ, và họ đã đạt được tiến bộ đáng kể. Các pin năng lượng mặt trời đầu tiên, được lắp đặt trong những năm 1950, có hiệu quả ít hơn 4% trong khi các tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay hiệu quả lên đến 15%.

(Theo RenewableEnergyWorld)