Tế bào quang điện hoặc pin mặt trời

Định nghĩa: Tế bào quang điện là linh kiện bán dẫn biến ánh sáng thành năng lượng điện. Điện áp tạo ra bởi tế bào PV phụ thuộc vào cường độ của ánh sáng tới nó. Tên gọi Quang điện là do khả năng tạo ra điện áp của chúng.

Các electron của vật liệu bán dẫn liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Các bức xạ điện từ được tạo ra từ các hạt năng lượng nhỏ gọi là photon. Khi các photon tới trên vật liệu bán dẫn, thì các electron được cung cấp năng lượng và bắt đầu phát ra.

Electron năng lượng được gọi là Quang điện tử. Và hiện tượng phát xạ electron được gọi là hiệu ứng quang điện. Sự làm việc của tế bào Quang điện phụ thuộc vào hiệu ứng quang điện.

Cấu tạo của tế bào quang điện

Các vật liệu bán dẫn như arsenide, indium, cadmium, silicon, selen và gallium được sử dụng để tạo ra các tế bào PV. Chủ yếu là silicon và selen được sử dụng để tạo ra tế bào.

Xét hình bên dưới cho thấy cấu tạo của tế bào quang điện silic. Mặt trên của tế bào được làm bằng lớp mỏng của vật liệu loại p để ánh sáng có thể dễ dàng đi vào vật liệu. Các vòng kim loại được đặt xung quanh vật liệu loại p và loại n, chúng đóng vai trò như các cực đầu ra âm và dương của chúng.

Vật liệu bán dẫn đa tinh thể hoặc đơn tinh thể tạo nên đơn vị duy nhất của tế bào PV. Tế bào đơn tinh thể được cắt ra từ thể tích của vật liệu bán dẫn. Đa bào thu được từ vật liệu có nhiều mặt.

Điện áp đầu ra và dòng điện thu được từ một đơn vị tế bào là rất ít. Độ lớn của điện áp đầu ra là 0,6v và cường độ của dòng điện là 0,8v. Sự kết hợp khác nhau của các tế bàođược sử dụng để tăng hiệu quả đầu ra. Có ba cách có thể để kết hợp các tế bào PV.

Sự kết hợp chuỗi các tế bào PV

Nếu có nhiều hơn hai tế bàođược kết nối nối tiếp với nhau, thì dòng điện đầu ra của tế bào đó vẫn giữ nguyên và điện áp đầu vào của chúng tăng gấp đôi. Biểu đồ dưới đây cho thấy đặc tính đầu ra của các tế bào khi mắc nối tiếp.

Kết hợp song song các tế bào

Trong sự kết hợp song song của các tế bào, hiệu điện thế vẫn giữ nguyên và cường độ dòng điện tăng gấp đôi. Đường đặc tính của sự kết hợp song song của các tế bàođược biểu diễn dưới đây.

Sự kết hợp song song của các tế bào

Trong tế bào kết hợp song song nối tiếp độ lớn của cả hiệu điện thế và cường độ dòng điện đều tăng. Do đó, các tấm pin mặt trời được tạo ra bằng cách sử dụng sự kết hợp song song nối tiếp của các tế bào.

Mô-đun năng lượng mặt trời được xây dựng bằng cách kết nối các pin mặt trời đơn lẻ. Và sự kết hợp của các mô-đun năng lượng mặt trời với nhau được gọi là bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Tế bào năng lượng mặt trời được xây dựng bằng cách kết nối các pin mặt trời đơn lẻ. Và sự kết hợp của các mtế bào-đun năng lượng mặt trời với nhau được gọi là bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Nguyên lý hoạt động của tế bào PV

Ánh sáng tới trên vật liệu bán dẫn có thể được truyền qua hoặc phản xạ qua nó. Tế bào PV được làm bằng vật liệu bán dẫn khtế bàong phải là chất dẫn điện hoàn chỉnh cũng khtế bàong phải là chất cách điện. Tính chất này của vật liệu bán dẫn làm cho việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện hiệu quả hơn.

Khi vật liệu bán dẫn hấp thụ ánh sáng, các electron của vật liệu bắt đầu phát ra. Điều này xảy ra bởi vì ánh sáng bao gồm các hạt cung cấp năng lượng nhỏ gọi là photon. Khi các electron hấp thụ các photon, chúng trở nên tràn đầy năng lượng và bắt đầu di chuyển vào vật liệu. Do tác dụng của điện trường nên các hạt chỉ chuyển động theo một chiều và phát triển thành dòng điện. Vật liệu bán dẫn có các điện cực kim loại mà dòng điện đi qua nó.

Hãy xem xét hình bên dưới cho thấy pin PV được làm bằng silicon và tải điện trở được kết nối qua nó. Tế bào PV bao gồm lớp P và lớp N của vật liệu bán dẫn. Các lớp này liên kết với nhau để tạo thành tiếp giáp PN.

Khu vực tiếp giáp giữa vật liệu loại P và N. Khi ánh sáng rơi vào đường giao nhau, các electron bắt đầu chuyển động từ vùng này sang vùng khác.

Làm thế nào pin mặt trời được cài đặt trên nhà máy điện mặt trời?

Bộ theo dõi điểm tế bào suất tối đa, bộ biến tần, bộ điều khiển sạc và pin là tên của thiết bị được sử dụng để chuyển đổi bức xạ thành điện áp.

tế bào cụ theo dõi điểm tế bào suất tối đa – Đó là một loại tế bào cụ theo dõi kỹ thuật số đặc biệt theo dõi vị trí của mặt trời. Hiệu quả của tế bào PV phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời chiếu vào nó. Sức mạnh của mặt trời thay đổi theo thời gian vì sự chuyển động của trái đất. Vì vậy, để hấp thụ ánh sáng tối đa, bảng điều khiển cần được di chuyển cùng với mặt trời. Do đó, bộ theo dõi điểm tế bào suất tối đa được sử dụng với bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Bộ điều khiển sạc – Bộ điều khiển sạc điều chỉnh điện áp lấy từ bảng điều khiển. Nó cũng bảo vệ pin khỏi sạc quá mức hoặc quá áp.

Biến tần – Biến tần biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều và ngược lại. Việc chuyển đổi là cần thiết vì một số thiết bị yêu cầu nguồn điện xoay chiều cho tế bào việc của chúng.