Tế bào quang điện biến Photon thành Electron

Tế bào quang điện, hay gọi tắt là PV, là những thứ kỳ diệu có thể chuyển đổi năng lượng ánh sáng, thường là từ mặt trời thành năng lượng điện. Pin mặt trời được làm từ vật liệu bán dẫn như silicon (Si), vật liệu phổ biến thứ hai trên thế giới sau oxy, được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, khi quang điện biến photon thành electron.

Quá trình chuyển đổi hiệu quả này không tạo ra chất thải hoặc khí thải độc hại cho môi trường, khiến nó trở nên sạch, xanh và hiệu quả trong việc sản xuất năng lượng. Sau đó, tế bào quang điện hay còn gọi là “pin mặt trời” là một thiết bị bán dẫn tạo ra dòng điện một chiều khi ánh sáng chiếu vào nó.

Quang điện biến photon thành electron bằng cái gọi là hiệu ứng “quang điện”. Trong hiệu ứng quang điện, các tia photon trong ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt vật liệu bán dẫn silicon giải phóng các electron tự do khỏi các nguyên tử vật liệu. Có nhiều loại vật liệu khác nhau mà pin mặt trời có thể được tạo ra và tất cả đều chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC).

Quang điện biến Photon thành Electron
Quang điện biến Photon thành Electron

Pin mặt trời quang điện thường được làm từ các tinh thể silicon biến tính như silicon tinh thể và vô định hình hoặc các vật liệu bán dẫn khác có khả năng hấp thụ và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Một số hóa chất pha tạp nhất định được thêm vào thành phần silicon để giúp thiết lập đường dẫn cho các electron tự do chạy qua. Điều này tạo ra một dòng điện tử gọi là dòng điện một chiều.

Chất bán dẫn là vật liệu phi kim loại, chẳng hạn như germani và silicon, có đặc tính pin mặt trời IV nằm ở đâu đó giữa đặc tính của vật dẫn điện, có rất ít điện trở đối với dòng điện và chất cách điện, gần như chặn dòng điện. hoàn toàn. Do đó có thuật ngữ “chất bán dẫn”.

Vật liệu dựa trên silicon được gọi là chất bán dẫn, vì thiết bị dẫn điện tử chỉ theo một hướng từ âm sang dương.

Silicon tinh thể là vật liệu chính được sử dụng để sản xuất pin quang điện mặt trời trong những thập kỷ qua với silicon đa tinh thể và silicon vô định hình dẫn đầu. Sự quan tâm ngày càng tăng gần đây đến năng lượng mặt trời gia đình và tế bào quang điện đã thúc đẩy công nghệ màng mỏng năng lượng mặt trời phát triển vượt bậc với cadmium Telluride và đồng indium sulphide hiện đang được sử dụng trong các ứng dụng năng lượng tái tạo trong gia đình.

Về bản chất, các tế bào quang điện bao gồm một điểm nối giữa hai lớp vật liệu bán dẫn mỏng khác nhau. Một lớp silicon được xử lý bằng một chất để tạo ra lượng electron dư thừa. Lớp này trở thành lớp bán dẫn loại âm hoặc loại “N”. Lớp còn lại được xử lý để tạo ra sự thiếu hụt electron và trở thành lớp bán dẫn loại dương hoặc loại “P”.

Chất bán dẫn loại N được chế tạo từ silicon tinh thể đã được “pha tạp” với một lượng nhỏ nguyên tử tạp chất (thường là phốt pho) theo cách mà vật liệu pha tạp có dư thừa các electron tự do, do đó có thuật ngữ chất bán dẫn loại âm. Chất bán dẫn loại P cũng được làm từ silicon tinh thể, nhưng được pha tạp với một lượng rất nhỏ nguyên tử tạp chất khác (thường là boron) khiến vật liệu bị thiếu hụt các electron tự do.

Những electron “bị thiếu” này trong mạng bán dẫn được gọi một cách trìu mến là “lỗ trống” và vì sự vắng mặt của một electron tích điện âm có thể được coi là tương đương với một hạt tích điện dương, nên silicon pha tạp theo cách này được gọi là chất bán dẫn loại dương.

Khi các vật liệu bán dẫn khác nhau này được lắp ráp cùng với dây dẫn, sự sắp xếp sẽ trở thành chất bán dẫn tiếp giáp PN nhạy sáng tạo ra một điện trường trong vùng tiếp giáp mà chúng ta thường gọi là pin mặt trời quang điện. Do đó, khi các pin mặt trời hoặc PV tương tự được kết hợp thành các tấm pin mặt trời, nó sẽ mang lại công suất phát điện cao hơn nhiều.

Vậy làm thế nào để pin mặt trời biến Photon thành Electron

Ánh sáng mặt trời đóng vai trò là nhiên liệu mang năng lượng vào tế bào quang điện. Khi một hạt photon từ ánh sáng mặt trời chạm vào bề mặt của pin mặt trời silicon hoặc các cấu trúc pha tạp được tạo thành từ silicon-phốt pho hoặc silicon-boron, các photon của ánh sáng mặt trời bị hấp thụ sẽ đánh bật và đánh bật các electron khỏi nguyên tử silicon của tế bào truyền năng lượng cho pin. năng lượng và kích thích họ.

Sự kích thích này của các electron làm cho chúng được giải phóng khỏi nguyên tử mẹ và chuyển sang mức hóa trị cao hơn. Vì có hàng tỷ photon tấn công tế bào mỗi giây nên có rất nhiều electron bị đánh bật ra.

Cuối cùng, electron bị kích thích bị đẩy ra khỏi nguyên tử cho phép nó di chuyển tự do xung quanh vật liệu bán dẫn. Vì một bên của điểm nối PN “thiếu electron” (lỗ trống) trong khi phía bên kia của điểm nối có “dư điện tử” nên các electron tự do này di chuyển qua điểm nối, tạo ra và lấp đầy các lỗ trống trong tế bào.

Chính sự chuyển động của các electron và lỗ trống này đã tạo ra điện và chỉ cần có ánh sáng chiếu vào tế bào thì sẽ có các electron chảy ra khỏi tế bào. Quá trình vật lý trong đó tế bào PV chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng được gọi là hiệu ứng quang điện.

Các electron được giải phóng do sự tương tác của ánh sáng mặt trời với vật liệu bán dẫn tạo ra dòng electron khi các electron tự do di chuyển cùng nhau xung quanh mạch điện bên ngoài. Việc tạo ra năng lượng điện đòi hỏi cả điện áp và dòng điện. Vì vậy, để tạo ra năng lượng, tế bào PV phải tạo ra điện áp cũng như dòng điện được cung cấp bởi dòng điện tử.

Điện áp của tế bào được cung cấp bởi điện trường bên trong được thiết lập bởi điểm nối PN, có thể được coi là một cục pin nhỏ tạo ra điện áp đầu ra cố định khoảng 0,5 đến 0,6 volt.

Một pin PV silicon thường tạo ra dòng điện khoảng 3 ampe, với một pin mặt trời quang điện duy nhất tạo ra công suất lên tới 1,5 watt. Tùy thuộc vào vật liệu bán dẫn được sử dụng, một số tế bào quang điện có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn mức này và một số thì ít hơn. Như vậy, 36 ô được mắc nối tiếp với nhau có đủ điện áp và năng lượng để sạc pin 12 volt hoặc chạy máy bơm và động cơ.

Ánh sáng mặt trời sạch, dễ khai thác và có sẵn trên toàn thế giới, và vì nó đến từ mặt trời nên nó sẽ tiếp tục được cung cấp miễn phí trong nhiều triệu năm tới. Năng lượng mặt trời sạch, xanh và hiệu quả và với các tấm pin mặt trời hoặc tế bào quang điện hiệu quả ngày nay dễ dàng có sẵn trên thị trường, chủ sở hữu nhà có thể có năng lượng sạch và miễn phí trong nhiều năm với chi phí duy nhất liên quan đến chi phí của chính tấm pin mặt trời , biến năng lượng mặt trời trở thành lựa chọn lý tưởng như một phần của hệ thống năng lượng tái tạo tại nhà.

Các tế bào quang điện chuyển đổi một loại năng lượng (ánh sáng mặt trời) thành một loại năng lượng khác (các electron chuyển động). Việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng cũng rất thân thiện với môi trường vì nó không tạo ra ô nhiễm hoặc chất thải phụ, không gây ô nhiễm không khí hoặc nước và hoàn toàn im lặng, lý tưởng cho một tương lai xanh hơn.

Các tế bào quang điện có tính mô-đun rất cao nên bạn có thể lắp đặt hệ thống PV nhỏ hoặc lớn tùy theo nhu cầu. Các tế bào quang điện đơn giản nhất cung cấp năng lượng cho đồng hồ và máy tính, trong khi các tấm và mảng năng lượng mặt trời phức tạp hơn lớn hơn có thể được sử dụng để thắp sáng các ngôi nhà và cung cấp năng lượng cho lưới điện.

Công ty lắp đặt năng lượng mặt trời uy tín

Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên cung cấp thiết bị; tư vấn thiết kế và thi công lắp điện năng lượng mặt trời. Chúng tôi cung cấp tới khách hàng là các Doanh nghiệp (lắp mái nhà xưởng, văn phòng) và Hộ gia đình các hệ thống điện mặt trời theo tiêu chuẩn quốc tế IEC, thiết bị được cấp chứng nhận chất lượng  từ các tổ chức nổi tiếng như VDE, TÜV SÜD, CSA, UL, UKCA và RoHS. Sản phẩm nhập khẩu chính hãng, có nguồn gốc rõ ràng về xuất xứ hàng hóa (CO) và chứng nhận chất lượng hàng hóa (CQ). Hệ thống do chúng tôi cung cấp và thi công lắp đặt có hiệu suất cao, tuổi thọ trên 25 năm, an toàn và đảm bảo tính thẩm mỹ với giá thành hợp lý. 

Liên hệ 0973.356.328

 
 

 

 

Rate this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

  • Liên Hệ 0973.356.328