Tế bào quang điện được biết đến là thành phần chính cấu tạo nên tấm pin năng lượng mặt trời, vậy tế bào quang điện là gì? các loại tế bào quang điện, nguyên lý hoạt động ra sao? giai đoạn hình thành tế bào quang điện?
Hãy cùng CÔNG HÙNG SOLAR tìm hiểu kỹ hơn qua các yếu tố sau nhé !
NỘI DUNG TÓM TẮT
Tế bào quang điện (Solar Cell) là gì?
Tế bào quang điện hay còn gọi cell pin mặt trời (solar cell) là một thiết bị điện được làm bằng chất liệu silicon tinh thể.
Trên bề mặt được phủ các đường dẫn bằng kim loại với các nhánh nhỏ hơn tỏa ra để thu thập các electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện, có khả năng biến đổi quang năng thành điện năng.
Tế bào quang điện hay còn được gọi là pin quang điện (PV), là các phần tử bán dẫn hoạt động để tạo ra dòng điện trực tiếp từ ánh nắng của mặt trời. Tế bào này khác với tế bào nhiệt mặt trời (PVT) có trong các máy nước nóng năng lượng mặt trời. Các phần tử tạo điện mặt trời này được kết nối với mạch điện và được sắp xếp gọn gàng, đồng đều trong một cái khung nhôm, chính là một tấm thu năng lượng mặt trời hoàn chỉnh. Trong thực tế, solar cell thường được làm từ các chất bán dẫn silicon có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời cao và chuyển đổi thành điện năng với hiệu suất tốt.
Một tế bào năng lượng mặt trời bằng silicon duy nhất có thể tạo ra điện áp mạch hở tối đa khoảng từ 0,5 đến 0,6 V. Thông thường khoảng 60 hay 72 tế bào quang điện được ghép lại với nhau tạo thành tấm pin mặt trời
Solar cell thường hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo. Chúng có khả năng cảm biến ánh sáng, điển hình như cảm biến hồng ngoại, phát hiện ánh sáng hoặc bức xạ điện từ khác gần phạm vi nhìn thấy được hay có thể đo cường độ ánh sáng.
Các loại tế bào quang điện:
Trên thị trường hiện nay, tấm pin năng lượng gồm 2 loại phổ biến, sử dụng 2 loại tế bào quang điện Mono và Poly
Mono:
Các tế bào quang điện của tấm pin Mono được làm bằng silicon đơn tinh thể, có độ tinh khiết cao, thường có giá trị đắt hơn so với các tế bào khác. Các góc của các tế bào nhìn giống như bị cắt bớt, tạo thành hình bát giác. Tấm pin năng lượng gồm nhiều tế bào mono đơn hiển thị như một hình có hoa văn kim cương nhỏ màu trắng, có công dụng tối ưu hóa hiệu suất và giảm các chi phí thành phần. Ưu điểm của loại tế bào quang điện này khi tạo thành tấm pin là có hiệu suất sử dụng cao, thời gian sử dụng dài. Đặc biệt hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Nhược điểm của tấm pin năng lượng mặt trời Mono chính là có giá thành khá đắt so với các tấm pin khác.
Poly:
Tế bào quang điện của tấm pin Poly được làm bằng các tế bào silicon đa tinh thể, được chế tạo từ khối silicon vuông đúc nóng chảy, được làm mát và làm cứng lại một cách cẩn thận. Đây là loại tế bào được sử dụng phổ biến, nó có mức độ giãn nở và chịu được nhiệt độ cao cùng quá trình sản xuất đơn giản, ít tốn kém, vì thế nên giá thành cũng thấp hơn so với dòng pin Mono. Vì có giá thành thấp nên tế bào quang điện Poly có hiệu suất kém hơn rất nhiều so với tế bào Mono.
Nguyên lý hoạt động:
Tế bào quang điện gồm có hai lớp, một cực âm và một cực dương dùng để tạo ra điện trường. Khi các hạt năng lượng nhỏ photon từ ánh sáng mặt trời hấp thụ vào tế bào sẽ giải phóng các electron và dẫn nó xuống đáy của tế bào và đi qua các đường dẫn kim loại, tạo ra điện.
Tìm hiểu; 3 loại pin mặt trời phổ biến hiện nay
7 giai đoạn hình thành tế bào quang điện.
Giai đoạn 1: Làm sạch silicon
Các silicon dioxide được đặt vào một lò hồ quang điện. Sau đó, một hồ quang carbon được đặt vào để giải phóng oxy. Sản phẩm thu được là carbon dioxide và silicon nóng chảy. Điều này sẽ mang lại silicon chỉ có 1% tạp chất, rất hữu ích trong một số ngành công nghiệp. Tuy nhiên, nó vẫn chưa đủ tinh khiết để chế tạo pin quang điện.
Silicon hiện tại đang có độ tinh khiết 99%, sẽ được tinh chế hơn nữa bằng cách sử dụng một thứ gọi là kỹ thuật vùng nóng chảy di động. một thanh silicon không tinh khiết được truyền qua vùng nóng chảy di động theo cùng 1 hướng. Những gì quy trình này làm là kéo các tạp chất về một phía nhất định với mỗi lần vượt qua đó. Tại một thời điểm nhất định, silicon sẽ được coi là nguyên chất và phần lẫn tạp chất sẽ bị cắt bỏ.
Giai đoạn 2: Chế tạo silicon đơn tinh thể
Tế bào tạo điện mặt trời được làm từ những thỏi silicon. Đây là dạng đa tinh thể có cấu trúc nguyên tử của một tinh thể. Phương pháp được sử dụng phổ biến cho việc tạo ra các thỏi silicon này được gọi là Czochralski. Trong quá trình này, một tinh thể hạt silicon được nhúng vào silicon đa tinh thể nóng chảy. Khi tinh thể hạt được rút ra, nó sẽ được xoay tròn thanh một thỏi hình trụ, đó là cách một thỏi silicon được hình thành. Thỏi này là hoàn toàn tinh khiết, vì tất cả các tạp chất đã bị bỏ lại trong quá trình rút hạt ra.
Giai đoạn 3: Làm tấm silicon
Tấm silicon cấu tạo từ bó silicon được cắt lát riêng lẻ ra bằng cưa tròn. Loại cưa kim cương là loại tốt nhất để thực hiện công việc này. Quy trình cắt silicon này sẽ bị hao hụt khoảng một nữa cho đến lúc có được một tấm silicon tròn, và có thể sẽ mất nhiều hơn khi tiếp tục cắt chúng thành hình chữ nhật hoặc hình lục giác (vì những hình dạng này thích hợp để gắn kết gọn gàng trên khung tấm pin năng lượng). Tiếp theo, các tấm silicon được đánh bóng để loại bỏ những vết cưa sần sùi.
Giai đoạn 4: Pha tạp
Hình thức pha tạp gần đây nhất (nói cách khác là thêm tạp chất cần thiết vào các tấm silicon) bằng phốt pho là sử dụng máy gia tốc hạt nhỏ để “bắn” các ion photpho vào thỏi silicon. Bằng cách kiểm soát tốc độ của các ion, điều này có nghĩa là ta có thể kiểm soát được độ sâu thâm nhập. Tuy nhiên, quy trình này vẫn chưa được chấp nhận hoàn toàn.
Giai đoạn 5: Đặt các tiếp điểm điện
Các tiếp điểm điện được sử dụng để kết nối từng tế bào quang điện với nhau, cũng giống như với máy thu của dòng điện được sản xuất. Phần tiếp xúc cần phẩn cực kỳ mỏng để chúng không chặn ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào. Các kim loại như palladium hay đồng sẽ được thăng hoa chân không thông qua chất quang dẫn hoặc lắng đọng trên phần tế bào tiếp xúc đã được phủ một lớp bằng sáp. Sau khi các tiếp điểm được đặt đúng vị trí, các ván mỏng sẽ được đặt giữa các ô tế bào. Các ván mỏng này được sử dụng phổ biến nhất là đồng tráng thiếc.
Giai đoạn 6: Lớp phủ chống phản quang
Silicon nguyên chất sẽ có độ bóng tự nhiên nên sẽ phản xạ ánh sáng lên đến 35% khi mặt trời chiếu vào nó. Để khắc phục và giảm lượng ánh sáng hao hụt do phản quang này, chúng sẽ được phủ titanium dioxide và silicon oxide. Vật liệu được sử dụng cho lớp phủ được nung nóng cho đến khi các phần tử của nó sôi lên và di chuyển đến silucon để ngưng tụ. Trong quá trình này, một điện áp cao sẽ đánh bật các phần tử ra khỏi vật liệu và sau đó gửi chúng vào silicon ở điện cực đối diện.
Giai đoạn 7: Đóng gói tế bào
Các tế bào solar đã hoàn thành sẽ được đóng gói. Điều này có nghĩa là chúng được niêm phong vào cao su silicon hoặc ethylene vinyl acetate. Các tế báo được đóng gói sau đó được đặt vào một khung nhôm có tấm nền và vỏ bằng thủy tinh hoặc nhựa.
Xem thêm: Pin mặt trời nào tốt nhất hiện nay ?
Tổng kết: Qua các thông tin trên, chúng tôi tin chắc rằng bạn và gia đình bạn đang có ý định lắp điện mặt trời cho gia đình, và đang cần một đơn vị tư vấn uy tín chuyên nghiệp, Hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline: 0918 256 001 – 0988 531 246 để nhận báo giá và hỗ trợ nhé!