Tìm hiểu cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời ngày càng khẳng định vị thế trong xu hướng sử dụng năng lượng xanh nhờ hiệu suất cao và giá thành hợp lý. Với tuổi thọ kéo dài vài thập kỷ, chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho những ai muốn khai thác điện sạch từ ánh sáng mặt trời. Cùng Hoàng Quốc Bảo tìm hiểu chi tiết về cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời để hiểu rõ hơn cách chúng mang lại nguồn điện sạch và bền vững cho tương lai.

Thành phần cấu tạo tấm pin năng lượng mặt chi tiết

Tấm pin năng lượng mặt trời là gì?

Tấm pin năng lượng mặt trời hay còn gọi là tấm pin quang điện là một thiết bị có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện. Chúng là thành phần chính trong các hệ thống năng lượng mặt trời, được sử dụng để cung cấp điện sạch và bền vững cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ các hộ gia đình đến các thiết bị không gian như vệ tinh.

Các loại pin năng lượng mặt trời phổ biến

Hiện nay, tấm pin năng lượng mặt trời có ba loại chính: Monocrystalline (Mono), Polycrystalline (Poly) và Silic vô định hình. Tùy theo nhu cầu sử dụng, bạn có thể chọn loại pin mặt trời phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Pin năng lượng mặt trời Mono

Pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể Mono được chế tạo từ những thỏi silic hình ống. Các tế bào đơn tinh thể được tạo ra bằng cách lắp ráp các miếng silic mỏng khoảng 0.76mm thành các hàng và cột, sau đó phủ kính và đóng khung. Loại pin này nổi bật với hiệu suất chuyển đổi và công suất cao, thường đạt hiệu suất trên 20%.

Pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể Mono được chế tạo thỏi silic hình ống

Pin năng lượng mặt trời Poly

Pin năng lượng mặt trời Poly hay còn gọi là pin đa tinh thể, được chế tạo từ silicon nóng chảy, sau đó làm nguội và làm rắn. Tương tự như pin Mono, các tấm wafer của pin Poly được xếp thành hàng và cột hình chữ nhật, sau đó phủ lớp kính và đóng khung. Pin Poly có hiệu suất chuyển đổi từ 15% đến 19%, thấp hơn so với pin Mono. 

Pin năng lượng mặt trời Poly được xếp thành hàng và cột hình chữ nhật

Pin mặt trời silic vô định hình

Pin mặt trời silic vô định hình là loại pin dạng màng mỏng được chế tạo từ các lớp silic mỏng được phủ lên một bề mặt nền. Trong quá trình sản xuất, lớp CdTe được đặt giữa các lớp màng dẫn trong suốt để tối ưu hóa khả năng thu ánh sáng mặt trời. Mặc dù có lợi thế về tính linh hoạt và trọng lượng nhẹ, pin mặt trời silic vô định hình có hiệu suất và công suất thấp hơn so với các loại pin Mono và Poly. 

Pin mặt trời silic vô định hình có dạng màng mỏng nhẹ

Ứng dụng của tấm pin năng lượng mặt trời trong cuộc sống

Tấm pin năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong đời sống hàng ngày. Ứng dụng pin mặt trời được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Cung cấp điện cho hộ gia đình

Tấm pin năng lượng mặt trời là nguồn cung cấp điện hiệu quả cho các hộ gia đình. Chúng giúp giảm phụ thuộc vào lưới điện truyền thống, tiết kiệm chi phí điện và góp phần bảo vệ môi trường bằng cách cung cấp nguồn năng lượng sạch.

Hệ thống điện mặt trời trên mái nhà

Các tấm pin được lắp đặt trên mái giúp tận dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất điện, cung cấp năng lượng cho các thiết bị trong gia đình hoặc văn phòng. Hệ thống này có thể kết hợp với hệ thống lưu trữ năng lượng để sử dụng điện vào ban đêm hoặc khi trời mưa.

Trang trại năng lượng mặt trời

Trang trại năng lượng mặt trời là các cơ sở quy mô lớn được thiết kế để sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời. Các tấm pin được lắp đặt trên diện tích rộng lớn, giúp tạo ra khối lượng điện lớn phục vụ cho lưới điện quốc gia hoặc các khu vực có nhu cầu cao. 

Trang trại năng lượng mặt trời tạo ra khối lượng điện lớn

Sạc thiết bị di động và pin dự phòng

Tấm pin năng lượng mặt trời còn được sử dụng để sạc thiết bị di động và pin dự phòng, đặc biệt trong các khu vực không có nguồn điện ổn định. Các bộ sạc mặt trời di động giúp cung cấp năng lượng cho điện thoại, máy tính bảng và các thiết bị khác ngay cả khi bạn ở ngoài trời hoặc trong các chuyến đi xa.

Đèn năng lượng mặt trời

Tấm pin năng lượng mặt trời được ứng dụng trong đèn năng lượng mặt trời, chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng để cung cấp ánh sáng vào ban đêm. Giải pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí cho chiếu sáng công cộng mà còn rất hiệu quả tại các khu vực không có lưới điện hoặc nơi cần giảm chi phí bảo trì.

Tham khảo thêm các bài viết liên quan về đèn năng lượng mặt trời:

Tìm hiểu cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời

Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời bao gồm 8 bộ phận chính, mỗi phần đều quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu và độ bền của thiết bị.

Lớp màng quang điện

Lớp màng quang điện (tế bào quang điện) là thành phần chính của tấm pin mặt trời có nhiệm vụ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng một chiều (DC). Các tế bào quang điện thường được chế tạo từ silic hoặc các vật liệu bán dẫn khác.  

Lớp màng quang điện chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng

Hai dạng tế bào quang điện phổ biến:

• Tế bào đơn tinh thể Mono: Hiệu suất chuyển đổi khoảng 21%. tạo ra tấm pin mặt trời có thể đạt công suất 450W với khoảng 144 tế bào.
• Tế bào đa tinh thể Poly: Hiệu suất chuyển đổi khoảng 17.6% tạo ra tấm pin mặt trời có công suất 250W với khoảng 60 tế bào.

Cả hai loại tế bào quang điện đều được kết nối với nhau bằng các thanh nối tiếp, thường là dây đồng mỏng được phủ hợp kim thiếc.

Lớp kính bảo vệ

Tấm kính bảo vệ thường được làm từ kính cường lực với khả năng chịu lực và va đập cao. Độ dày của lớp kính thường dao động từ 2 đến 4mm, tùy thuộc vào loại kính mà nhà sản xuất sử dụng. Chức năng chính của lớp kính này là bảo vệ tấm pin khỏi các yếu tố bên ngoài như thời tiết gió và mảnh vụn trong không khí. Ngoài ra, lớp kính cường lực còn cải thiện khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và giảm thiểu tổn thất điện năng.

Tấm kính được làm từ kính cường lực với khả năng chịu lực và va đập cao

Khung cấu trúc tấm pin

Khung tấm pin mặt trời thường được chế tạo từ nhôm ép đùn, nổi bật với độ bền cao và khả năng chống oxy hóa tốt. Bên cạnh việc cung cấp sự bảo vệ, khung còn giúp gắn các tấm pin lên các bề mặt khác nhau như mái nhà, mặt đất, bức tường hoặc các cấu trúc khác, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả hoạt động của hệ thống. Chức năng chính của khung là tạo ra một kết cấu chắc chắn, liên kết các tấm pin và các bộ phận khác, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Tấm nền bảo vệ

Tấm nền bảo vệ mặt sau của pin mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc cách điện và bảo vệ các tấm pin khỏi thời tiết khắc nghiệt và độ ẩm. Các vật liệu như polymer hoặc nhựa PP, PET hoặc PVF được sử dụng để chế tạo tấm nền, cung cấp mức độ bảo vệ khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu.

Tham khảo các bài viết liên quan:

• Kích thước tiêu chuẩn của tấm pin năng lượng mặt trời
• Chi phí lắp tấm pin năng lượng mặt trời

Vật liệu hoàn thiện đóng gói

Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate) được chế tạo từ nhựa EVA kết hợp với phụ gia và chất kết dính, mang lại độ dẻo dai và mềm mại. Lớp màng này cung cấp khả năng cách điện, chống nước và chống tia cực tím, bảo vệ các tế bào pin khỏi tác động bên ngoài. Sau khi chế tạo, lớp màng EVA được ép giữa tấm nền mặt sau và kính cường lực để hoàn thiện cấu trúc của tấm pin năng lượng mặt trời.

Lớp màng EVA cung cấp khả năng cách điện, chống nước và chống tia cực tím

Hộp kết nối dây (junction box)

Hộp kết nối dây thường được đặt ở phía sau tấm pin mặt trời, là bộ phận quan trọng trong cấu trúc của tấm pin. Chức năng chính của hộp kết nối dây là kết nối các tế bào pin và dây điện bên trong. Hộp kết nối dây được làm từ nhựa chịu nhiệt và chống thấm nước bảo vệ các thành phần bên trong và cung cấp các tính năng bảo vệ như chống sét và ngắt mạch.

Cáp nguồn DC

Cáp nguồn DC có nhiệm vụ truyền tải điện năng từ các tấm pin đến các thiết bị như bộ điều khiển, bộ lưu trữ năng lượng hoặc biến tần (inverter). Loại cáp này sở hữu khả năng cách điện xuất sắc với dòng điện một chiều DC và có khả năng chịu đựng tốt các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Vật liệu chống nhiệt và chống oxy hóa được sử dụng trong cáp nguồn DC đảm bảo lớp vỏ bền bỉ, giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống điện mặt trời.

Đầu nối MC4

Đầu nối MC4 hay còn gọi là MC4 solar connector là thiết bị chuyên dụng để kết nối các tấm pin năng lượng mặt trời. Với khả năng chống thấm nước, chống bụi và chống ăn mòn, đầu nối MC4 đảm bảo sự kết nối ổn định và an toàn, ngay cả trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Đầu nối MC4 đảm bảo sự kết nối ổn định và an toàn

Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời

• Lớp N có dư thừa electron
• Lớp P có các lỗ trống (khoảng trống cho electron).

Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời

Tuổi thọ của tấm pin năng lượng mặt trời

Tấm pin năng lượng mặt trời thường có tuổi thọ từ 30-50 năm, nhưng con số này có thể khác nhau tùy thuộc vào thương hiệu, loại pin, cách lắp đặt và điều kiện môi trường. Trong 2 loại pin Silic, đặc biệt là pin Mono thường có tuổi thọ và hiệu suất cao hơn so với pin Poly. 

Nên mua đèn năng lượng mặt trời, đèn LED chính hãng ở đâu?