Cấu tạo và nguyên lý làm việc pin năng lượng mặt trời

DAT Solar chào bạn. Bài viết này đơn thuần là để cung ứng kiến thức và kỹ năng cơ bản về cấu tạo và nguyên tắc thao tác của pin nguồn năng lượng mặt trời. Nếu bạn đang mở màn khám phá những kỹ năng và kiến thức cơ bản thì bài viết này là một trong những nội dung nên đọc tiên phong .
Trong bài viết này ta sẽ không lý giải lại pin nguồn năng lượng mặt trời là gì, mà sẽ đi chi tiết cụ thể vào cấu tạo và nguyên tắc hoạt động giải trí .

Bài viết này cũng chỉ tập trung nói về cấu tạo chung của hai loại pin năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến nhất là mono và poly. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm các loại pin năng lượng mặt trời khác như pin màng mỏng (Thin-film),  pin mặt trời sinh học (Biohybrid) hoặc pin mặt trời PV tập trung (Concentrated PV) thì có thể xem thêm tại đây. 

Cấu tạo tấm pin nguồn năng lượng mặt trời

Pin nguồn năng lượng mặt trời được chia làm 8 bộ phận gồm : khung nhôm, kính cường lực chống va đập, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin ( phía sau ), hộp đấu dây ( junction box ), cáp điện, Jack liên kết MC4 .

1. Khung nhôm : có tính năng tạo ra một cấu trúc đủ trưởng thành để tích hợp solar cell và những bộ phận khác lên. Với phong cách thiết kế trưởng thành nhưng vẫn bảo vệ khối lượng đủ nhẹ, khung nhôm hoàn toàn có thể bảo vệ và cố định và thắt chặt những thành phần bên trong trước tải trọng gió lớn và ngoại lực tác động ảnh hưởng bên ngoài. Một số hãng ví dụ như Canadian Solar, thậm chí còn khung nhôm còn được anode hóa và gia cố thanh ngang để tăng độ trưởng thành cho tấm pin. Màu sắc thông dụng của khung nhôm là bạc .

2. Kính cường lực chống va đập : giúp bảo vệ solar cell khỏi những ảnh hưởng tác động của thời tiết như nhiệt độ, mưa, tuyết, bụi, mưa đá ( đường kính 2,5 cm trở xuống ) và những ảnh hưởng tác động va đập khác từ bên ngoài. Kính cường lực chống va đập được phong cách thiết kế có độ dày từ 2-4 mm ( hầu hết là khoảng chừng 3.2 – 3.3 mm ) để bảo vệ vừa đủ năng lực bảo vệ và duy trì được độ trong suốt cho tấm pin mặt trời ( ánh sáng ít bị phản xạ, năng lực hấp thụ tốt ) .

3. Lớp màng EVA ( ethylene vinyl acetate ) còn được được gọi là chất kết dính, là 2 lớp màng polymer trong suốt được đặt trên và dưới lớp solar cell có tính năng kết dính solar cell với lớp kính cường lực chống va đập phía trên và tấm nền phía dưới. Lớp này còn có tính năng hấp thụ và bảo vệ solar cell khỏi sự rung động, tránh bám bụi và hơi ẩm. Vật liệu EVA có năng lực chịu đựng nhiệt độ khắc nghiệt và có độ bền cực kỳ cao .
4. Lớp Solar cell ( tế bào quang điện ). Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị chức năng nhỏ hơn là solar cell. Những loại pin nguồn năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại chất bán dẫn phổ cập. Trong một cell, tinh thể silic bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện ( ribbon và những thanh busbar ). Một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N và loại P .

5. Tấm nền pin ( phía sau ), có công dụng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm. Vật liệu được sử dụng hoàn toàn có thể là polymer, nhựa PP, PVF, PET. Tấm nền có độ dày khác nhau tùy vào hãng sản xuất. Phần lớn tấm nền sẽ có màu trắng .

Với sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến, hiện tại một số ít hãng như Canadian Solar đã có một số ít dòng pin đặc biệt quan trọng như BiKu, loại pin không có tấm nền phía sau, thay vào đó là mặt kính cường lực chống va đập trong suốt giúp pin nguồn năng lượng mặt trời hoàn toàn có thể hấp thụ ánh sáng ở cả hai mặt trước và sau. Bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm ở video bên dưới .

6. Hộp đấu dây ( junction box ) nằm ở phía sau cùng, là nơi tập hợp và chuyển nguồn năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin nguồn năng lượng mặt trời ra ngoài. Vì đây là điểm TT nên được phong cách thiết kế bảo vệ khá chắc như đinh .

7. Cáp điện DC, loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm với đó là khả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm..) và tác động cơ học khác.

8. Jack liên kết MC4, là đầu nối điện thường được dùng để liên kết những tấm pin mặt trời. “ MC ” trong MC4 là viết tắt của đơn vị sản xuất Multi-Contact. Loại jack liên kết này giúp bạn thuận tiện liên kết những tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ những tấm pin liền kề với nhau bằng tay .

Nguyên lý thao tác ( hoạt động giải trí ) của pin nguồn năng lượng mặt trời

Để lý giải nguyên tắc thao tác của pin nguồn năng lượng mặt trời thì phải lại lý giải nguyên tắc của một đơn vị chức năng nhỏ hơn là solar cell ( Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều solar cell ). Như đã đề cập ở phần cấu tạo tấm pin nguồn năng lượng mặt trời, một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N có những electron dư thừa và loại P có những khoảng trống cho những electron dư thừa, gọi là lỗ trống .

Tại nơi tiếp xúc giữa 2 loại silic ( P / N Junction ), electron hoàn toàn có thể chuyển dời qua tiếp diện P / N để lại điện tích dương ở một mặt và tạo ra điện tích âm ở mặt còn lại .

Bạn hoàn toàn có thể tưởng tượng, ánh sáng là một dòng những hạt nhỏ li ti gọi là những hạt photon ( bắn ra từ mặt trời ) .

Khi một trong những hạt này va đập vào solar cell với đủ nguồn năng lượng, nó hoàn toàn có thể đánh bật một electron khỏi link để lại một lỗ trống .

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương nay hoàn toàn có thể chuyển dời tự do, nhưng chính do trường điện từ tại tiếp diện P / N nên chúng chỉ hoàn toàn có thể đi theo một hướng. Electron bị hút về mặt N và lỗ trống bị hút về mặt P.

Các electron di động được tích lũy ở những lá sắt kẽm kim loại tại đỉnh solar cell ( ribbon và những thanh busbar ). Từ đây chúng đi vào mạch tiêu thụ triển khai tính năng điện trước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau .

Electron là thứ duy nhất chuyển dời trong solar cell và quay về nơi xuất phát. Chẳng có thứ gì hao mòn hay hết sạch nên solar cell có tuổi thọ lên tới hàng chục năm .

Điện được tạo ra từ tấm pin nguồn năng lượng mặt trời là điện một chiều ( DC ). Để hoàn toàn có thể sử dụng cho những tải, thiết bị thông thường thì cần phải chuyển điện DC thành AC ( điện xoay chiều ). Và đó là tính năng của inverter .

Hiện tại, nhiều loại pin năng lượng mặt trời mới đang được nghiên cứu, phát triển. Trong số đó có những loại mà cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó rất khác so với những gì đã nêu phía trên. Bạn có thể tham khảo thêm những điều này tại bài viết Các loại pin năng lượng mặt trời: Nên chọn loại nào?

Lời kết

DAT Solar xin phép được dừng bài viết cấu tạo và nguyên tắc thao tác pin nguồn năng lượng mặt trời tại đây. Bạn cảm thấy thế nào về bài viết này ? Nếu thấy hay hãy share bài viết này nhé. Trường hợp bạn muốn góp ý cho DAT Solar, vui vẻ để lại lời nhắn qua khung chat bên phải nhé .
Chúc bạn một ngày thao tác thuận tiện, thành công xuất sắc !

Bài viết bạn hoàn toàn có thể chăm sóc : Chuyện gì xảy ra khi pin mặt trời kết thúc vòng đời ?

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học