Tấm Pin năng lượng mặt trời hay còn gọi là Pin quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) – là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là Diot quang, thực hiện biến đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện (I), hiệu điện thế (U) hoặc điện trở (R) của Pin mặt trời thay đổi phụ thuộc vào lượng ánh sáng mặt trời chiếu lên chúng.

Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (VD: cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.

Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện. Hoạt động của pin mặt trời được chia làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn.
Giai đoạn 2: Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất bán dẫn khác nhau (p-n junction). Hiệu ứng này tạo nên hiệu điện thế của pin mặt trời.
Giai đoạn 3: Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng điện.

Tấm năng lượng mặt trời được chế tạo bằng 8 thành phần chính gồm:

1. Khung nhôm ép

Khung nhôm là bộ phận có kết cấu cứng cáp có chức năng tích hợp các tế bào quang điện và các bộ phận khác lại với nhau. Đồng thời, giúp bảo vệ và cố định các thành phần khác trước tác động của ngoại lực 

2. Tấm kính cường lực 

Kính cường lực sử dụng trong tấm pin năng lượng mặt trời thường có cường độ cao, trong suốt, dày từ 3.0 đến 4.0mm. Được thiết kế để bảo vệ các tế bào PV chống lại tác động va chạm từ bên ngoài và thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt.

3.  Lớp màng EVA bao bọc

Đây là lớp polymer mỏng có khả năng chịu nhiệt rất tốt và độ bền cao. Được thiết kế đặc biệt nhằm “kết dính” các tế bào solar cells với kính cường lực phía trên và lớp nền phía dưới. 

Ngoài ra, lớp màng này còn đóng một phần quan trọng trong hiệu suất dài hạn, bảo vệ và ngăn chặn hơi ẩm, bụi bẩn xâm nhập vào cấu tạo của tấm quang điện.

4. Các lớp Solar cell (tế bào quang điện) 

Pin mặt trời được kết nối từ nhiều đơn vị nhỏ hơn solar cell được làm từ silic – chất bán dẫn phổ biến. Cứ một tế bào (cells) sẽ được sử dụng 2 lớp silic khác nhau và mỗi tinh thể silic sẽ nằm ở giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar). 

5. Tấm nền pin (phía sau lớp Polymer)

Tấm nền này có tác dụng là cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm cho pin. Tùy vào các hãng sản xuất mà tấm nền pin sẽ có độ dày cũng như chất liệu khác nhau . Màu sắc chủ yếu của nó là màu trắng.

6. Hộp đấu dây – junction box

Hộp đấu dây hay còn gọi là  junction box, là bộ phận  quan trọng được lắp ráp và thiết kế chắc chắn.nằm ở phía sau cùng. Là nơi tập hợp và chuyển giao toàn bộ năng lượng điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài. 

7. Cáp điện DC

Là loại cáp điện chuyên dụng dành cho điện năng mặt trời, có khả năng cách điện DC một chiều cực tốt. Kèm theo đó là khả năng chống chịu tốt từ các tác động môi trường bên ngoài 

8. Jack kết nối MC4

Là đầu nối dùng để kết nối tấm pin mặt trời với nguồn điện. Loại jack sẽ này giúp chúng ta dễ dàng kết nối tấm pin với dãy pin từ các tấm pin liền kề với nhau bằng cách gắn jack.

Trong một số điều kiện thời tiết khắc nghiệt, các đầu nối phải đảm bảo chắc chắn, an toàn, chống được tia cực tím và duy trì kết nối tốt với điện trở tối thiểu ở cả điện áp thấp và cao lên tới 1000V.

Trước khi hiểu về nguyên lý làm việc của tấm năng lượng mặt trời, chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý của solar cell. Theo như cấu tạo của pin năng lượng mặt trời được nêu phía trên thì một solar cell sẽ nằm giữa 2 lớp silic khác nhau cụ thể là N và P.

Loại N sẽ chứa electron dư thừa và loại thì P có các khoảng trống cho các electron dư thừa, gọi là lỗ trống.

Tại nơi tiếp xúc giữa 2 loại silic (P/N Junction), các electron có thể tự do di chuyển qua tiết diện P/N để lại điện tích dương ở một đầu và tạo ra điện tích âm ở dầu còn lại.

Bạn thử hình dung, ánh sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi là hạt photon (bắn ra từ mặt trời). Khi một trong các hạt photon va đập vào solar cell với đủ năng lượng, nó có khả năng đánh bật một electron khỏi liên kết để lại một lỗ trống. 

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương lúc này có thể di chuyển tự do, nhưng vì trường điện từ tại tiết diện P/N nên chúng chỉ có thể đi theo cùng một hướng. Electron bị hút về đầu N và lỗ trống bị hút về đầu P. 

Các electron di động được thu thập ở các lá kim loại dẫn điện tại đỉnh solar cell (ribbon và các thanh busbar) sẽ đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng tạo điện trường trước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau. 

Khi điện trường được tạo ra sẽ được thu thập và chuyển nó thành dòng điện sử dụng qua một bộ biến tần (Inverter) sẽ biến dòng điện 1 chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều  (AC) và chính dòng điện này sẽ cung cấp điện cho các thiết bị sử dụng điện.

Các loại tấm pin mặt trời phổ biến

Trên thị trường hiện nay, pin mặt trời được chia thành 2 nhóm chính là pin tinh thể Silic và pin màn mỏng. Trong đó pin tinh thể Silic lại được chia thành 2 loại là pin đơn tinh thể (mono) và pin đa tinh thể (poly).

1. Pin năng lượng mặt trời mono đơn tinh thể

Pin mặt trời Mono được tạo ra từ các tế bào silic đơn tinh thể (Mono-Si), tinh khiết được chế tạo bằng phương pháp Czochralski. 

Điểm khác nhau giữa pin mono và poly đó là nó có các cell màu đen đặc trưng, các cạnh được bo góc, xếp liền nhau tạo ra các khoảng trống màu trắng. Loại pin năng lượng này hấp thụ ánh sáng mặt trời nhanh, ngay cả khi không có nắng, chỉ cần có ánh sáng là loại pin này đã tạo ra điện trường. 

Trong các loại tấm pin mặt trời thì tấm pin mono được xem là lựa chọn đắt nhất. Điều này phần lớn là do quá trình sản xuất, vì tấm pin đơn thể được làm từ chỉ một tinh thể silic duy nhất nên các doanh nghiệp phải chịu chi phí cao hơn.

2. Pin năng lượng mặt trời poly đa tinh thể

Polycrystalline hay Pin mặt trời Poly được làm từ những thỏi đúc từ Silic đa tinh thể đã nung chảy, làm nguội, sau đó đổ vào khuôn vuông, được làm lạnh và cắt thành các tấm hình vuông. 

Những tấm pin poly có màu hơi xanh lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong solar cell theo cách khác so với phản xạ của một wafer silic đơn tinh thể.

Loại pin mặt trời Poly có giá cả thấp hơn so với pin mặt trời Mono và hiệu suất cũng khá thấp. Loại pin Poly hấp thụ ánh nắng mặt trời chậm hơn và phải đạt được mức độ ánh nắng mặt trời nhất định mới có thể hoạt động. Pin sẽ không hoạt động khi thời tiết mây nhiều, âm u.

3. Pin mặt trời Thin-Film dạng mỏng 

Pin mặt trời Thin-Film là những miếng phim rất mỏng được tạo ra từ chất liệu Silic không kết tinh được đặt trên thủy tinh, nhựa hoặc kim loại.

Pin có cấu trúc đa tinh thể và cho ra hiệu suất thấp nhất so với hai dòng pin vừa nhắc tới. Bởi nó bỏ qua thao tác cắt thỏi Silic nên loại pin mặt trời dạng phim mỏng sẽ có giá rẻ nhất so với hai loại pin Mono và Poly.

Cấu tạo tấm pin Thin film cũng rất khác so với tấm pin mono và poly. Tấm pin năng lượng mặt trời Thin Film được cấu tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó có Cadmium Telluride (CdTe). Lớp CdTe này sẽ được đặt giữa các lớp màn mỏng trong suốt giúp hấp thụ ánh sáng mặt trời. Lớp trên cùng thì được phủ một lớp kính trong suốt có tác dụng bảo vệ tấm pin.

Lựa chọn tấm pin quang năng phù hợp là một quyết định quan trọng và ảnh hưởng lâu dài đến hệ thống điện của bạn. Dưới đây là các yếu tố quan trọng mà bạn cần lưu ý để chọn được tấm pin năng lượng mặt trời phù hợp với nhu cầu và điều kiện cụ của mình:

1. Công suất phù hợp

Tùy theo nhu cầu sử dụng điện cho hộ gia đình hay doanh nghiệp mà người dùng sẽ chọn ra được tấm pin có công suất phù hợp.

Ví dụ: 

– Hộ gia đình nên sử dụng tấm pin mặt trời công suất từ 200Wp

– Doanh nghiệp lớn thì nên sử dụng tấm pin mặt trời công suất từ 400Wp trở lên.

2. Chất liệu pin mặt trời

Hiện nay, pin năng lượng mặt trời trên thị trường được sản xuất từ 2 chất liệu chính:

Silic: Với sự cải tiến công nghệ liên tục, pin năng lượng mặt trời chất liệu silic là loại phổ biến nhất hiện nay, hiệu quả phát điện cao và bền bỉ.

CIGS (Copper Indium Gallium Selenide): là loại vật liệu mới với hiệu suất cao, độ mềm dẻo, và khối lượng nhẹ

3. Tuổi thọ của tấm Pin 

Mỗi loại tấm pin mặt trời sẽ được cấu tạo từ chất liệu, hiệu suất khác nhau dẫn đến tuổi thọ trung bình của tấm pin cũng sẽ khác nhau. Điều này, các bạn có thể hỏi đơn vị cung cấp để hoặc nhà sản xuất để biết rõ về tuổi thọ pin cũng như chế độ bảo hành.

Ngoài ra, nên tránh mua các tấm pin năng lượng mặt trời cũ vì tuổi thọ của những loại pin này đã bị hao mòn, dễ hư hỏng và không đem lại hiệu suất tốt.

4. Điều kiện môi trường của khu vực lắp đặt

Nếu diện tích nhỏ hạn chế cho hộ gia đình, thì bạn nên chọn pin có hiệu suất cao để tiết kiệm diện tích. Còn nếu diện tích rộng và thoáng, thì có thể chọn những tấm pin có hiệu suất thấp hơn khi đó giá thành sẽ rẻ hơn. 

Đối với trí lắp đặt không thể hỗ trợ trọng lượng của hệ thống năng lượng mặt trời truyền thống, nên chọn các tấm pin màng mỏng vì chúng nhẹ và dễ lắp đặt.

5. Chọn mua tại nhà cung cấp uy tín

Vì nhu cầu sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời ngày càng cao, dễ xuất hiện các đơn vị bán tấm pin năng lượng mặt trời kém chất lượng, không có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Nếu các bạn mua và sử dụng sẽ gây nên các tác hại về sau ảnh hưởng tới toàn bộ hệ thống điện. 

Vậy nên, Quý khách hàng nên tìm hiểu và mua tấm pin điện năng lượng mặt trời tại những nhà cung cấp uy tín, đầy đủ giấy tờ nguồn gốc sản phẩm rõ ràng nhé!

Thông tin liên hệ GBO Energy:

• Hotline: 091 462 8171
• Địa chỉ : Hải Phong Building, 19 Trần Thủ Độ, Hoàng Liệt, Hoàng Mai, Hà Nội.
• Website: gbosolar.com