Cấu tạo pin mặt trời: Toàn tập kiến thức cập nhật từ A đến Z

Xu hướng sử dụng năng lượng xanh như năng lượng mặt trời ngày càng được khuyến khích. Cũng chính vì vậy nhu cầu sử dụng pin mặt trời ngày một tăng. Vậy bạn đã bao giờ tự hỏi cấu tạo pin mặt trời gồm những gì? Mỗi bộ phận ăn đảm nhiệm chức năng gì cụ thể? Nếu chưa giải đáp được những thắc mắc này, bạn nên theo dõi phần tổng hợp sau đây của Thế Giới Led.

Pin năng lượng mặt trời là gì?

Pin mặt trời là một dạng thiết bị thu nhận năng lượng từ nguồn ánh sáng mặt trời. Nó được cấu thành từ nhiều solar cell hay còn gọi là tế bào quang bố trí trên khắp bề mặt. Các solar cell có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Pin mặt trời là một dạng thiết bị thu nhận năng lượng từ nguồn ánh sáng mặt trời

Mỗi pin mặt thời có thể hoạt động trong vòng 30 mới cần thay thế. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời có thể mô tả như sau.

• Tế bào quang điện luôn sử dụng 2 lớp silic riêng biệt. Trong đó loại N chứa electron dư thừa, còn loại P lại bao gồm nhiều khoảng trống chứa các electron dư thừa.
• Tại khu vực tiếp xúc giữa 2 lớp silic, electron dễ dàng di chuyển tạo điện tích dương trên một bề mặt và bề mặt còn lại đương nhiên chứa điện tích âm.
• Ánh sáng mặt trời tốn thành từ nhiều hạt proton siêu nhỏ. Khi va chạm với solar cell bột lực đủ mạnh, chúng sẽ đánh bật hạt electron khối khối liên kết để hình thành một khoảng trống.
• Mỗi electron mang điện tích âm và dương thương hiệu dịch chuyển tự do. Tuy nhiên thao tác động của trường điện từ nền chúng bắt buộc phải dịch chuyển theo một hướng. Trong đó, electron luôn bị hút về lớp silic N, còn lỗ trống lại bị hút sang mặt silic P.
• Những electron di động lại tập hợp về lá kim loại bố trí tại đỉnh solar cell. Từ độ chú lại tiếp tục di chuyển vào mạch và quay trở lại lá nhôm bố trí tại phía sau.
• Trong chu trình dịch chuyển này chỉ các electron mới có thể chuyển động trong mỗi solar cell. Sau đó lại quay về chính nơi đã xuất phát. Quá trình di chuyển lấy không gây ra bất kỳ suy giảm nào vì thế mà tuổi thọ của solar cell có thể lên tới 20 - 30 năm.
• Năng lượng điện mà tấm pin mặt trời tạo ra là dòng điện một chiều. Vì thế nếu muốn sử dụng cho thiết bị điện dân dụng, người ta phải bố trí inverter để chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều.

Máy phát điện bằng năng lượng mặt trời là gì?

Trước khi đi sâu phân tích cấu tạo pin mặt trời, Thế Giới Led muốn bạn hiểu rõ hơn về các thiết bị phát điện mặt trời.

Máy phát điện năng lượng mặt trời thiết bị cho phép tạo ra nguồn điện từ ánh sáng mặt trời

Khái niệm máy phát điện năng lượng mặt trời

Hiểu đơn giản thì đây là dạng thiết bị cho phép tạo ra nguồn điện từ ánh sáng mặt trời. Ngoài ra bạn có thể hiểu rằng máy phát điện mặt trời chính là bộ kích điện inverter thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện một chiều sang dòng xoay chiều

Cấu tạo máy phát điện năng lượng mặt trời không đơn giản hơn so với các loại thiết bị phát điện khác. Nó tinh giảm đến nỗi nhiều người còn cách làm máy phát điện năng lượng mặt trời. Các mẫu máy phát điện năng lượng mặt trời mini ngày càng được người dùng ưa chuộng, tin tưởng sử dụng.

Phân loại máy phát điện dùng năng lượng mặt trời

Để phân loại máy phát điện năng lượng mặt trời, người ta sẽ dựa vào dạng dòng điện tạo ra và công suất hoạt động.

Phân loại theo loại dòng điện tạo ra

Nếu dựa theo dòng điện tạo ra, máy phát điện năng lượng mặt trời hiện nay bao gồm hai loại. Đó là máy phát một chiều và máy phát xoay chiều.

• Máy phát một chiều: Cung cấp điện áp đầu ra một chiều 12VDC, có bố trí cổng sạc USB cho thiết bị cần sạc điện.
• Máy phát xoay chiều: Thường là hệ thống lớn, cung cấp năng lượng cho số lượng lớn thiết bị. Vì tạo ra dòng điện xoay chiều nên nếu dư thừa, bạn có thể bán điện cho nhà máy cung cấp điện.

Phân loại theo công suất hoạt động

Dựa theo công suất, máy phát điện thường chia thành dòng máy công suất lớn và máy công suất nhỏ. Dưới đây là một vài kiểu thiết bị phát điện mặt trời theo công suất hoạt động.

• Máy phát điện năng lượng mặt trời 500w
• Máy phát điện năng lượng mặt trời 1000w
• Máy phát điện năng lượng mặt trời 3000w
• Máy phát điện năng lượng mặt trời 200w
• Máy phát điện năng lượng mặt trời 2000w

Giá máy phát điện năng lượng mặt trời tùy thuộc vào chủng loại máy. Người mua cần liên hệ trực tiếp đến bán máy phát điện năng lượng mặt trời để hỏi trực tiếp thông tin giá cả.

Máy phát điện năng lượng mặt trời Solarv SV Combo-35s, máy phát điện năng lượng mặt trời Solarv,.. Là những mẫu máy phát điện mặt trời bán khá chạy hiện nay.

Cấu tạo pin mặt trời

Pin mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì? Cấu tạo của pin mặt trời bao gồm 8 bộ phận quan trọng nhất. Chúng có thể chỉ là chi tiết rất nhỏ nhưng lại giữ một vai trò nhất định. Dưới đây là chi tiết cấu tạo của pin năng lượng mặt trời.

Hình minh họa cấu tạo pin mặt trời

Khung nhôm

Khi nhắc đến cấu tạo pin mặt trời, bạn không thể bỏ qua phần khung nhôm. Phần khung nhôm này cực kỳ cứng cáp giúp định hình khung cho pin mặt trời. Mặc dù có kết cấu rất chắc chắn nhưng khối lượng của bộ khung lại tương đối nhẹ.

Chức năng chính của bộ khung pin mặt trời là bảo vệ phần linh kiện bên trong

Chức năng chính của bộ khung pin mặt trời là bảo vệ phần linh kiện bên trong, nâng đỡ kết cấu pin trước áp lực của gió thổi từ bên ngoài và trọng lực từ bên trong. Phần ứng dụng trong miệng mặt trời thường có màu bạc, khả năng chống han gỉ cực tốt.

Kính cường lực

Kính cường lực cũng nằm trong số những bộ phận quan trọng trong cấu tạo pin năng lượng mặt trời. Vai trò chính của vấn đề bảo vệ solar cell trước tác động của điều kiện thời tiết. Chẳng hạn như nhiệt độ, nước mưa,.. Thậm chí, kính cường lực con có thể chống chịu các trận mưa đá với kích thước đường kính mỗi viên đá lên đến 2.5cm.

Độ dày của mỗi tấm kính cường lực là từ 2 đến 4 mm. Kính hoàn toàn trong suốt, không có bất kỳ màu sắc nào. Nhằm đảm bảo rằng pin có thể hấp thụ tốt năng lượng từ nguồn ánh sáng mặt trời.

Màng EVA

Bộ phận này đóng vai trò như chất kết dính. Thực chất, nó bao gồm 2 màng polymer không màu nằm phía trên lớp solar cell và phía dưới kính cường lực. Lớp EVA có khả năng hấp thụ năng lượng đồng thời bảo vệ pin mặt trời, hạn chế tác động của bụi bẩn và hơi nước. Vật liệu chế tạo ra lớp EVA có khả năng chịu nhiệt cực tốt, không bị tan chảy khi nhiệt độ ngoài trời lên cao.

Lớp solar cell

Đây chính là những tế bào quang điện, thành phần quan trọng nhất trong mỗi tấm pin mặt trời. Trên một tấm pin luôn bao gồm vô số các solar cell. Loại pin phổ biến như mono và poly thường chế tạo từ vật liệu silic.

Lớp solar cell là thành phần quan trọng nhất trong mỗi tấm pin mặt trời

Cứ mỗi cell lại chứa tinh thể silic nằm giữa 2 lớp có khả năng dẫn điện là ribbon và busbar. Ngoài ra, mỗi solar cell lại có thể ứng dụng 2 lớp silic loại L và loại P.

Tấm nền pin

Tấm nền trong pin mặt trời được bố trí ở phía sau làm nhiệm vụ cách điện, bảo vệ và kháng nước cho hệ thống. Mỗi tấm mền có thể được làm về một số vật liệu phổ biến như polymer, nhựa. Kích thước dày mỏng còn tùy thuộc vào mỗi công ty sản xuất. Hầu tấm nền trong pin mặt trời thường là màu trắng.

Tấm nền trong pin mặt trời được bố trí ở phía sau làm nhiệm vụ cách điện

Khi công nghệ sản xuất ngày càng phát triển, nền pin mặt trời lại trạm đa dạng hơn. Chúng có phải là hấp thụ ánh sáng ở cả mặt sau và mặt trước.

Hộp đấu dây

Bộ phận này khá nhỏ trong hệ thống pin mặt trời nhưng lại đảm nhận vai trò vô cùng quan trọng. Bởi nó chính là nơi thực hiện quá trình tập hợp, chuyển nguồn năng lượng mặt tấm pin đã thu nạp. Hộp đấu dây tuy khá nhỏ nhưng lại được bố trí và thiết kế vô cùng chắc chắn.

Cáp điện DC

Cáp điện DC dùng trong pin mặt trời phải là kiểu cáp chuyên dụng. Theo đó, dây cáp phải ngăn cách được nguồn điện một chiều. Bộ phận dây cáp cũng phải chịu được nhiệt tốt, không bị ảnh hưởng bởi tác nhân từ môi trường.

Jack kết nối MC4

Chức năng chính của jack kết nối là kết nối nhiều tấm pin mặt trời lại với nhau. Quá trình liên kết này diễn ra theo phương pháp gắn những tấm pin nằm ở vị trí gần sát lợi với nhau.

Chức năng chính của jack kết nối là kết nối nhiều tấm pin mặt trời lại với nhau

Nhờ vào kiểu kết nối đơn giản này, người dùng có thể tạo ra hệ thống pin mặt trời lớn hơn để gia tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Từ đó, năng lượng chuyển đổi cũng cao hơn.

Dễ thấy cấu pin mặt trời không hề phức tạp như cấu tạo nhà máy điện mặt trời. Về cơ bản, nó chỉ là tập hợp của một loại vật liệu hấp thụ năng lượng ánh sáng kết nối với nhau.

Vì sao nên sử dụng pin mặt trời?

Khi nắm rõ cấu tạo pin mặt trời, bạn chắc hẳn thấy rằng việc sử dụng những tấm pin thu năng lượng này rất hữu ích.

Sử dụng pin mặt trời giúp tận dụng nguồn năng lượng xanh, vô hạn

Tận dụng nguồn năng lượng xanh, vô hạn

Ánh sáng mặt trời chính là nguồn năng lượng xanh, vô hạn trong tự nhiên. Do đó việc sử dụng pin năng lượng đã giúp người dùng đã tận dụng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả hơn. Kể từ đây con người không còn phải dựa hoàn toàn vào điện sản xuất từ các nhà máy thủy điện, than đá hay lò phản ứng hạt nhân nữa.

Đặc biệt là tại những nơi khô hạn như phù sa mạc, điện mặt trời đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sinh hoạt và sản xuất.

Tiết kiệm chi phí

Sử dụng năng lượng điện mặt trời có nghĩa quản trị phải đầu tư chi phí ban đầu mà không phải trả tiền điện hàng tháng. Một hệ thống pin mặt trời có khả năng hoạt động 25 đến 30 năm mới cần thay thế. Như vậy rõ ràng sử dụng điện mặt trời tiết kiệm hơn nhiều so với điện lưới.

Bảo vệ môi trường hiệu quả

Nếu như điện mặt trời được phổ cập rộng rãi, nó sẽ giảm thiểu gánh chịu tác động xấu của thủy điện, nhiệt liệt, địa điểm nghiên cứu môi trường. Hơn nữa, năng lượng từ mặt trời là vô hạn, đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người trên trái đất.

Cách chế tạo pin năng lượng mặt trời

Cách chế tạo pin năng lượng mặt trời đơn giản đòi hỏi người thực hiện phải làm đúng theo từng bước. Đồng thời chuẩn bị đầy đủ vật liệu cần thiết để chế tạo pin mặt trời. Dưới đây, Thế Giới Led đã minh họa chi tiết cách làm pin năng lượng mặt trời.

Bước 1: Định hình khung cho tấm pin

Bước này cực kỳ quan trọng trong quá trình chế tạo pin mặt trời đơn giản. Trước tiên bạn hãy làm một tấm ốp phía sau cho tấm pin mặt trời. Lưu ý kích thước cần tương ứng với số lượng và kiểu bố trí solar cell.

Tiến hành định hình khung cho tấm pin

Khi đã xác định xong phần kích thước, bạn hãy bắt đầu cắt vật liệu và sử dụng keo liên kết các tấm bọc lại với nhau. Nếu không muốn phần nền bị bào mòn, bạn cần lên bề mặt của chiếc khung 3 lớp sơn.

Bước 2: Liên kết dây hàn vào hệ thống tấm solar cell

Bạn cần dùng đến đây và bút hàn để gắn từng tấm solar cell lại với nhau. Đầu tiên hãy đặt tấm pin với mật trước cửa lên trên. Tiếp đó hãy sử dụng bút hàn và lần lượt hàn từng tấm cell nhỏ lại. Bước này không quá khó thực hiện trong quá trình tự làm pin mặt trời tại nhà.

Bước 3: Kết nổi bật cell thành một mảng pin lớn hơn

Trường hợp muốn tạo tấm pin theo cấu trúc 4 x 9, bạn phải nối 9 tấm cell cần một hàng. Khi đó, dây thừa tại mặt trước ứng với 1 cell cần phải kết nối với mặt phía sau của tấm cell thứ hai. Bạn cứ thực hiện lập đi lập lại như vậy đến hết chuỗi thì thôi.

Bước 4: Lắp ráp cell vào khung

Để lắp cell vào khung, bạn cần sử dụng đến loại hàn silic. Khi hàn cell, bạn cần ghi nhớ nguyên tắc dây hàn cực âm chuỗi thứ luôn phải nối với dây hàn cực dương của chuỗi thứ 2.

Để lắp cell vào khung, bạn cần sử dụng đến loại hàn silic

Đầu tiên là gắn những chuỗi đã tạo vào phần khung nền. Tiếp theo cố định chặt chúng lại với nhau. Thao tác gắn cell vào khung cần thực hiện cẩn thận để cell được gắn chặt nhưng vẫn tạo tính thẩm mỹ.

Bước 5: Tiến hành lắp ốp lưng và tấm phủ

Bước tiếp theo trong khâu chế tạo pin năng lượng mặt trời là lắp ốp lưng và tấm phủ. Theo đó, bạn phải căn chỉnh khung nền khớp với ốp lưng và dùng đinh vít để cố định lại. Chú ý rằng phần dây cell trên cùng bên trái ứng với cực âm, còn dây bên phải ứng với cực dương. Độ dài của hai dây này phải đủ dài khi cần kéo ra phía sau.

Tiếp đến hãy đặt điốt đến phần dây dẫn cực dương nhằm hạn chế tình trạng xả năng lượng về đêm. Sau đó bạn lại sử dụng máy khoan tạo một lỗ chỗ tại chính giữa đường đường dây của cực âm và cực dương để luồn dây dẫn qua tấm pin.

Cố định dây vào khung nền bằng cách sử dụng hàn silicon. Sau khi hàn xong thì tiến hành lắp ráp kính cường lực. Toàn bộ khe hở phải bịt lại bằng silicon.

Bước 6: Kiểm tra lần cuối

Khi đã hoàn thành xong 5 bước trong quy trình làm pin năng lượng mặt trời, bạn phải kiểm tra lần cuối. Theo đó hãy mang tấm pin vật tại vị trí có nắng và liên kết đồng hồ với hai cực trên tấm pin (dương nối dương, âm nối âm). Sau đó, quan sát xem đồng hồ đa năng có hoạt động hay không.

Như vậy, cách làm năng lượng mặt trời không đến nỗi quá khó phải không? Nếu có đầy đủ vật liệu, dụng cụ, bạn hãy thử tự chế pin năng lượng mặt trời. Mong rằng phần hướng dẫn cách làm pin mặt trời trên đây có thể giúp bạn hiểu hơn về cách thức chế tạo và cấu tạo pin mặt trời