Tấm pin mặt trời là gì?
Một tấm pin mặt trời chứa một tập hợp các tế bào quang điện có chức năng là chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện.
Nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời?
Các tấm pin mặt trời phổ biến hiện nay sử dụng công nghệ Hulf cut cells có 120 hoặc 144 tế bào quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tế bào này, các electron bên trong tế bào ở cấp độ nguyên tử bị lắc tự do và chuyển động xung quanh. Dòng điện chỉ đơn giản là sự chuyển động hoặc dòng chảy của các electron theo cùng một hướng.
Xem xét chi tiết hơn, silicon (Si) được sử dụng trong các tấm pin mặt trời được điều chỉnh trong quá trình sản xuất để cải thiện số lượng các điện tử có sẵn. Thường thì phốt pho (P) và bo (B) được liên kết với các lớp silicon đối lập nhau.
Phốt pho bổ sung thêm các điện tử có sẵn và cung cấp điện tích âm, trong khi boron làm giảm các điện tử có sẵn để cung cấp điện tích dương. Điện trường thu được được làm mồi khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện để cung cấp một dòng điện tử đến điểm nối giữa các tế bào.
Nếu bạn kết nối một nhóm các tế bào quang điện này thành một mạch điện trong một tấm pin mặt trời và lắp đặt một số tấm pin cạnh nhau, bạn có thể tạo ra một dòng điện một chiều lớn. Tuy nhiên, dòng điện được sử dụng trong các hộ gia đình là xoay chiều nên một thiết bị được gọi là Biến tần được sử dụng để chuyển đổi điện DC thành AC để sử dụng.
Có những loại tấm pin mặt trời nào?
Hiện nay trên thị trường có 3 loại tấm pin mặt trời chính là: tấm pin mặt trời đơn tinh thể, tấm pin mặt trời đa tinh thể, và tấm pin mặt trời màng mỏng.
Tấm pin mặt trời đơn tinh thể (Mono-SI)
Đây là loại tấm pin mặt trời làm bằng silicon đơn tinh thể tinh khiết nhất . Bạn có thể dễ dàng nhận ra chúng từ màu tối đồng nhất và các cạnh bo tròn . Độ tinh khiết cao của silicon khiến loại pin mặt trời này có tỷ lệ hiệu suất cao nhất, lên tới 23% .
Các tấm đơn tinh thể có hiệu suất cao, chiếm ít không gian lắp đặt hơn và có tuổi thọ cao nhất, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao hơn một chút so với các tấm đa tinh thể. Tuy nhiên, điều đó cũng có nghĩa là chúng đắt nhất trong nhóm.
Tấm pin mặt trời đa tinh thể (Poly-SI)
Bạn có thể nhanh chóng phân biệt được các tấm pin mặt trời này vì chúng có hình vuông, các góc không bị cắt, nhìn có màu xanh lam, có đốm . Chúng được làm bằng cách nấu chảy silicon thô, đây là một quá trình nhanh hơn và rẻ hơn so với quá trình được sử dụng cho các tấm đơn tinh thể.
Điều này dẫn đến giá thấp hơn nhưng tuổi thọ ngắn hơn, hiệu suất cũng thấp hơn (khoảng 15% đến 20%) dẫn đến cần nhiều không gian lắp đặt hơn. Nó cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn
Tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng (TFSC)
Các tấm pin mặt trời màng mỏng được sản xuất bằng cách đặt một hoặc nhiều phim bằng vật liệu quang điện (như silicon, cadmium hoặc đồng) lên một chất nền. Những loại tấm pin mặt trời này dễ sản xuất nhất và tính kinh tế theo quy mô khiến chúng rẻ hơn do cần ít nguyên liệu hơn để sản xuất.
Chúng cũng linh hoạt – mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng thay thế – và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao. Vấn đề chính là chúng chiếm rất nhiều không gian, nói chung khiến chúng không phù hợp để lắp đặt trong khu dân cư .
Hơn nữa, chúng có thời gian bảo hành ngắn nhất vì tuổi thọ của chúng ngắn hơn so với các loại tấm pin mặt trời đơn và đa tinh thể. Tuy nhiên, chúng có thể là một lựa chọn tốt để lựa chọn trong số các loại tấm pin mặt trời khác nhau ở những nơi có nhiều không gian
Do đó, ở cấp độ cấu trúc tế bào, có nhiều loại vật liệu khác nhau để sản xuất, chẳng hạn như silicon đơn, polysilicon hoặc silicon vô định hình (AnSi). Hai loại tế bào đầu tiên có quy trình sản xuất hơi giống nhau. Đọc bên dưới về các bước sản xuất một tấm pin mặt trời tinh thể.
Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời được thực hiện thế nào?
Nhiều tấm pin mặt trời mà bạn nhìn thấy trên mái nhà là đơn tinh thể hoặc đa tinh thể, quy trình sản xuất gồm 6 bước như sau:
Bước 1: Cát
Tất cả đều bắt đầu từ nguyên liệu thô, trong trường hợp này là cát. Hầu hết các tấm pin mặt trời được làm bằng silicon, là thành phần chính trong cát bãi biển tự nhiên.
Silicon rất sẵn có, khiến nó trở thành nguyên tố có sẵn nhiều thứ hai trên trái đất. Tuy nhiên, việc chuyển đổi cát thành silicon cao cấp có chi phí cao và là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng. Silic có độ tinh khiết cao được sản xuất từ cát thạch anh trong lò hồ quang ở nhiệt độ rất cao.
Bước 2: Thỏi
Silic được thu thập, thường ở dạng đá rắn. Hàng trăm loại đá này đang được nấu chảy với nhau ở nhiệt độ rất cao để tạo thành thỏi có dạng hình trụ. Để đạt được hình dạng mong muốn, một lò nung hình trụ bằng thép được sử dụng. Trong quá trình nóng chảy, cần chú ý để tất cả các nguyên tử được liên kết hoàn hảo theo cấu trúc và định hướng mong muốn. Boron được thêm vào quá trình này, sẽ tạo ra cực tính điện dương của silicone.
Để chế tạo tế bào đơn tinh thể, nhà sản xuất chỉ sử dụng một tinh thể silicon, kết quả là các tấm pin mặt trời như vậy có hiệu suất cao. Tuy nhiên, chúng có chi phí cao hơn.
Đối với các tế bào đa tinh thể, các nhà sản xuất làm tan chảy một số tinh thể silicon với nhau. Những tấm này có vẻ ngoài bằng thủy tinh vỡ bắt nguồn từ các tinh thể silicon khác nhau. Sau khi phôi nguội, quá trình mài và đánh bóng đang được thực hiện, để lại các mặt phẳng của phôi.
Bước 3: Wafer
Để làm Wafer, thỏi hình trụ được cắt mỏng thành các đĩa mỏng. Nó được thực hiện như vậy từng cái một bằng cách sử dụng một cái cưa hình trụ. Các nhà sản xuất cũng có thể sử dụng một chiếc cưa nhiều dây để cắt nhiều chiếc cùng một lúc.
Silicon mỏng sáng bóng, có tác dụng phản chiếu ánh sáng. Một lớp phủ mỏng chống phản chiếu được phủ trên đĩa để giảm lượng ánh sáng mặt trời bị mất. Lớp phủ chống phản xạ thường được làm từ titan điôxít và ôxít silic, nhưng cũng có thể sử dụng các vật liệu khác.
Vật liệu phủ này có thể được đun nóng cho đến khi các phân tử sôi lên, hoặc nó có thể bị bắn tung tóe. Trong quá trình tán xạ, các nhà sản xuất sử dụng một điện áp cao để biết các phân tử của vật liệu và lắng đọng chúng trên silicon.
Các tấm wafer có thể được đánh bóng thêm để loại bỏ các vết cưa. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất đang chọn bỏ qua các bước này vì vết cưa giúp tăng hiệu quả.
Bước 4: Pin mặt trời
Các nhà sản xuất làm theo một số bước để chuyển đổi các tấm silicon thành các tế bào quang điện có thể sử dụng được. Họ xử lý từng tấm wafer và thêm các dây dẫn kim loại trên bề mặt. Các dây dẫn được thêm vào tạo ra một ma trận giống như lưới trên bề mặt. Chúng đảm bảo ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng.
Lớp phủ trên tấm silicon làm giảm phản xạ ánh sáng mặt trời, đảm bảo ánh nắng mặt trời được hấp thụ, dẫn đến sản xuất nhiều hơn. Trong các buồng giống như lò nướng, phốt pho của nhà sản xuất được trải thành một lớp mỏng trên bề mặt tấm wafer. Phốt pho tích điện cho các tấm theo hướng điện âm. Sự kết hợp giữa bo và phốt pho sẽ tạo ra đường giao nhau âm – dương, điều này rất quan trọng đối với chức năng thích hợp của tế bào quang điện.
Bước 5: Từ tế bào quang điện sang tấm pin mặt trời
Khi tế bào quang điện được tạo ra, các nhà sản xuất kết nối chúng bằng cách sử dụng các đầu nối kim loại. Tấm pin mặt trời là sự kết hợp của nhiều tế bào năng lượng mặt trời theo cấu trúc giống như ma trận.
Sau khi kết hợp các tế bào quang điện, lớp kính cường lực mỏng được đặt ở bên cạnh để tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Họ cũng sử dụng vật liệu gốc polymer có độ bền cao để làm tấm mặt sau. Điều này ngăn không cho nước, bụi bẩn và những thứ khác tiếp cận với tế bào quang điện.
Để cho phép kết nối nhiều tấm pin mặt trời với nhau, một hộp nối được thêm vào. Khi bước này hoàn tất, nhà sản xuất sẽ thêm khung để bảo vệ cũng như sử dụng khung để lắp đặt theo nhiều cách khác nhau. Để bảo vệ nhiều hơn cho các tế bào quang điện trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt, tấm Ethylene-vinyl acetate hoặc EVA được sử dụng để kết dính mọi thứ với nhau.
Bước 6: Kiểm tra các tấm pin mặt trời
Khi tấm pin mặt trời sẵn sàng, việc kiểm tra được thực hiện để đảm bảo nó hoạt động như mong đợi. Điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn (STC) được sử dụng làm tham chiếu. Tấm pin mặt trời được đưa vào máy thử nghiệm tại cơ sở sản xuất, máy thử sẽ cung cấp bức xạ tương đương 1000W/m2, nhiệt độ tế bào 25°C và khối lượng không khí 1,5 (AM1,5).
Các thông số điện được ghi lại và bạn có thể tìm thấy các kết quả này trên bảng thông số kỹ thuật của tấm pin như: Công suất, hiệu suất, điện áp, dòng điện, tác động và khả năng chịu nhiệt độ.
Ngoài STC, mọi nhà sản xuất đều sử dụng NOCT (nhiệt độ tế bào hoạt động danh nghĩa). Các thông số được sử dụng gần với điều kiện thực tế: Nhiệt độ hoạt động của mô-đun mạch hở ở bức xạ 800W/m2, nhiệt độ môi trường 20 ° C, tốc độ gió 1m/s. Một lần nữa, xếp hạng của NOCT có thể được tìm thấy trên bảng thông số kỹ thuật tấm pin.
Làm sạch và kiểm tra là những bước cuối cùng của quá trình sản xuất trước khi tấm pin được đóng vào pallet đưa ra thị trường.
Xen thêm Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời Canadian
Xen thêm Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời Longi
Xen thêm Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời LG
Để tìm hiểu thêm về tấm pin năng lượng mặt trời hay các vấn đề khác liên quan đến điện năng lượng mặt trời, hãy liện hệ với chúng tôi, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ, tư vấn miễn phí.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên lắp điện năng lượng mặt trời, Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn tốt nhất, cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội
