Pin mặt trời là gì? Cấu tạo và nguyên lý làm việc?

Mục lục

Pin mặt trời là gì?

Pin mặt trời là một thiết bị điện có chức năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện. Pin mặt trời về cơ bản là một diode tiếp giáp pn. Pin mặt trời là một dạng tế bào quang điện, được định nghĩa là một thiết bị có các đặc tính điện, chẳng hạn như dòng điện, điện áp hoặc điện trở – thay đổi khi tiếp xúc với ánh sáng.

Các tế bào năng lượng mặt trời riêng lẻ có thể được kết hợp để tạo thành các mô-đun thường được gọi là tấm pin mặt trời. Pin mặt trời silicon một mối nối chung có thể tạo ra điện áp hở mạch tối đa khoảng 0,5 đến 0,6 volt. Bản thân điều này không nhiều – nhưng hãy nhớ những tế bào năng lượng mặt trời này rất nhỏ. Khi kết hợp thành một tấm pin mặt trời lớn, có thể tạo ra một lượng năng lượng tái tạo đáng kể.

Cấu tạo pin mặt trời

Pin mặt trời về cơ bản là một điốt tiếp giáp, mặc dù cấu tạo của nó hơi khác so với điốt tiếp giáp pn thông thường. Một lớp rất mỏng của chất bán dẫn loại p được trồng trên chất bán dẫn loại n tương đối dày hơn . Sau đó áp dụng một vài điện cực mịn hơn trên đầu của lớp bán dẫn loại p.

Các điện cực này không cản trở ánh sáng để truyền tới lớp p mỏng. Ngay bên dưới lớp loại p có một đường giao nhau pn. Chúng tôi cũng cung cấp một điện cực thu dòng điện ở dưới cùng của lớp loại n. Chúng tôi bao bọc toàn bộ cụm bằng kính mỏng để bảo vệ pin mặt trời khỏi bất kỳ cú sốc cơ học nào.

Nguyên lý làm việc của pin mặt trời

Khi ánh sáng đến điểm tiếp giáp pn, các photon ánh sáng có thể dễ dàng đi vào trong điểm tiếp giáp, thông qua lớp loại p rất mỏng. Năng lượng ánh sáng, ở dạng photon, cung cấp đủ năng lượng cho điểm tiếp giáp để tạo ra một số cặp electron-lỗ trống. Ánh sáng tới phá vỡ điều kiện cân bằng nhiệt của mối nối. Các electron tự do trong vùng suy giảm có thể nhanh chóng đến phía loại n của tiếp giáp.

Tương tự như vậy, các lỗ trong sự cạn kiệt có thể nhanh chóng đến phía loại p của đường giao nhau. Một khi, các điện tử tự do mới được tạo ra đến phía loại n, không thể vượt qua tiếp giáp nữa vì có thế chắn của tiếp giáp.

Tương tự như vậy, các lỗ mới được tạo ra khi đến mặt loại p không thể vượt qua đường giao nhau đã trở thành có cùng điện thế chắn của đường giao nhau. Khi nồng độ của các điện tử trở nên cao hơn ở một phía, tức là mặt loại n của đường giao nhau và nồng độ lỗ trống trở nên nhiều hơn ở mặt khác, tức là mặt loại p của đường giao nhau, đường giao nhau pn sẽ hoạt động giống như một tế bào pin nhỏ. Một điện áp được thiết lập được gọi là điện áp quang. Nếu chúng ta kết nối một tải nhỏ qua đường giao nhau, sẽ có một dòng điện cực nhỏ chạy qua nó.

Vật liệu được sử dụng trong pin mặt trời

Các vật liệu được sử dụng cho mục đích này phải có độ rộng vùng cấm gần 1,5ev. Vật liệu thường được sử dụng là:

Silicon.
GaAs.
CdTe.
CuInSe2

Ưu điểm của Pin mặt trời

Không có ô nhiễm liên quan đến nó.
Nó phải tồn tại trong một thời gian dài.
Không có chi phí bảo trì.

Nhược điểm của Pin mặt trời

Pin mặt trời có chi phí cài đặt cao.
Nó có hiệu quả thấp.
Vào ban ngày nhiều mây, năng lượng không thể được sản xuất và cũng như vào ban đêm, chúng ta sẽ không nhận được năng lượng mặt trời.

Kết luận

Mặc dù pin mặt trời có một số nhược điểm đi kèm, nhưng những nhược điểm này hy vọng sẽ khắc phục được khi công nghệ ngày càng tiến bộ, vì công nghệ ngày càng tiến bộ nên giá thành của tấm pin mặt trời cũng như chi phí lắp đặt sẽ giảm xuống để mọi người có thể nỗ lực để cài đặt hệ thống. Hơn nữa, chính phủ đang chú trọng nhiều đến năng lượng mặt trời nên sau một số năm nữa, chúng tôi có thể mong đợi rằng mọi hộ gia đình và mọi hệ thống điện đều được cung cấp năng lượng mặt trời hoặc nguồn năng lượng tái tạo.

Đọc tiếp: