Đối với khí hậu và vị trí địa lí của Việt Nam thì năng lượng mặt trời được coi như là nguồn cung cung cấp năng lượng không giới hạn và cực kỳ sạch đối với môi trường. Vì vậy, việc phát triển và ứng dụng công nghệ năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm. Tuy nhiên để sử dụng được nguồn năng lượng sạch này thì cần phải có những tấm pin năng lượng mặt trời được đặt trên mái nhà tiện lợi cho việc thu được nguồn năng lượng mặt trời dồi dào và tạo ra điện phục vụ cho nhu cầu của con người. Hãy cùng tìm hiểu pin mặt trời hoạt động như thế nào mà đem lại sự chuyển đổi năng lượng tuyệt vời đến như vậy?

Pin mặt trời đầu tiên ra đời khi nào?

Edmond Becquerel nhà vật lý học đã phát hiện sự tăng điện áp khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời khi đang trong một nghiên cứu về dùng kim loại dẫn điện của mình và đặt tên cho hiện tượng này là hiệu ứng quang điện vào năm 1839. Và hơn một hơn thể kỷ sau khi phát hiện ra hiệu ứng quang điện thì Russell Ohl được coi là người nghiên cứu ra pin năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới năm 1946. Gần một thập kỷ sau thì tấm pin mặt trời  có khả năng ứng dụng đầu tiên được ra mắt vào ngày 25/04/1954 và tiếp túc phát triển mạnh mẽ đến tận ngày nay. Tấm pin năng lượng mặt trời để có được như hôm đã cần đến 200 năm hình thành và phát triển.

Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời (pin quang điện)

Tấm năng lượng mặt trời nhìn qua có thể đơn giản nhưng nó để được một tấm hoàn pin hoàn chỉnh thì cần tới 8 bộ phận: solar cell, khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, tấm nền pin, hộp đấu dây, cáp điện, jack MC4

Solar cell 

Lớp solar cell còn được gọi là tế bào quang điện, nhiều đơn vị solar cell cấu tạo thành một tấm pin. Hai dòng pin quang điện thường thấy hiện poly và mono đa sẽ được làm từ silic (một loại chất bán dẫn phổ biến). Cứ mỗi một solar cell thì tinh thể silic sẽ bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện (các thanh busbar và ribbon). Một tế bào quang điện phải sử dụng hai lớp silic khác nhau loại N và P.

Lớp màng EVA

Lớp màng EVA này công dụng chính của nó là chất kết dính, cấu tạo từ 2 màng polymer trong suốt. Một màng đặt trên solar cell giúp kết dính với lớp kính cường lực và màng còn lại được đặt dưới tấm solar cell kết dính tấm nền phía dưới. Ngoài khả năng kết dính lớp này còn bảo vệ solar cell tránh bám bụi bẩn và hơi ẩm, hạn chế chống sốc solar cell. Vật liệu EVA do phải tiếp xúc với ánh nắng trực tiếp nên có độ bền cao và chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.

Tấm nền pin

Tấm nền pin có nhiệm vụ bảo vệ cơ học chống ẩm móc ở mặt sau và cách điện. Thường được làm bằng vật liệu polymer, PVF, nhựa PP, PET. Tùy vào mỗi hãng sản xuất thì độ dày tấm nền pin củng khác nhau.

Kình cường lực 

Chỉ cần nghe đến tên thì các bạn củng biết kính cường lực sẽ bảo vệ solar cell khỏi các tác động của thời tiết khắc nghiệt như mưa đá, tuyết, nhiệt độ cao và các tác động va chạm từ bên ngoài. Kính cường lực bảo vệ thường được thiết kế có độ dày từ 2 – 4mm để đảm bảo đủ khả năng bảo vệ và độ trong suốt cho tấm pin mặt trời (không ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng)

Khung nhôm 

Đây là lớp bao phủ các bộ phận khác đã kể ở trên lại thành một. Có thiết kế đủ cứng cáp mà vẫn đảm bảo được trọng lượng nhẹ, khung nhôm cố định các bộ phận bên trong và bảo vệ khỏi các lực tác động bên ngoài.

Hộp đấu dây 

Nằm ở sau tấm nền pin là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin quang điện ra ngoài. Nó được thiết kế khác chắc chắn vì đây là điểm trung tâm.

Cáp điện DC 

Loại cáp điện chuyên dùng cho năng lượng điện mặt trời, có khả năng cách điện một chiều cực tốt đi cùng với khả chống chịu hoàn hảo trước sự khác nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, mưa và ẩm…) và tác động cơ học khác.

Jack MC4 

Jack kết nối MC4 là đầu nối điện được dùng kết nối các tấm pin mặt trời. Nó giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách liên kết các jack của các tấm pin nằm liền kề nhau.

Nguyên lý hoạt động pin quang điện

Mỗi solar cell (tế bào quang điện) đều có chứa 2 lớp âm và dượng. Lớp dương có chổ trống cho electron di chuyển và lớp âm thì chứa các electron. Điện được tạo ra từ chuyển động của các electron từ tấm pin mặt trời.
Để các electron chuyển động từ lớp âm sang lớp dương tạo ra dòng điện thì cần một tác động bên ngoài đó là ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào tấm pin và giải phóng các electron ở lớp âm của solar cell. Đây gọi là hiệu ứng quang điện đã được nhắc ở trên.

Mặc dù để ứng dụng được điện mặt trời vào sinh hoạt đời sống sẽ cần thêm mốt số thiết bị nữa chứ không riêng chỉ tấm pin mặt trời không. Ở trên đã giới thiệu đến bạn cấu tạo và nguyên lí hoạt động của tấm pin quang điện. Cảm ơn bạn đã đọc hết bài viết.