Tấm pin mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì?

Pin năng lượng mặt trời là hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng sử dụng cho mọi nhà. Cùng tìm hiểu tấm pin mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì và cách thức hoạt động của chúng để biết rõ hơn về nguồn năng lượng sạch này.

Pin năng lượng mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì?

Pin năng lượng mặt trời có cấu tạo khá phức tạp gồm 8 lớp cơ bản sau:

Lớp khung nhôm

Là bộ khung xương vững chắc của tấm pin năng lượng mặt trời, khung nhôm đảm bảo kết cấu đủ cứng cáp để tích hợp các tế bào quang điện và các bộ phận khác. 

Được thiết kế vừa chắc chắn vừa nhẹ, khung nhôm không chỉ bảo vệ các thành phần bên trong khỏi tác động của thời tiết khắc nghiệt như gió lớn mà còn giúp cố định tấm pin một cách an toàn. 

Để tăng cường độ bền, nhiều nhà sản xuất như Canadian Solar đã áp dụng công nghệ anode hóa và gia cố thanh ngang cho khung nhôm. 

Với màu sắc bạc đặc trưng, khung nhôm không chỉ đảm bảo tính thẩm mỹ mà còn góp phần làm tăng tuổi thọ của tấm pin.

Lớp kính cường lực

Là lớp áo giáp bảo vệ các tế bào quang điện khỏi những tác động khắc nghiệt của môi trường như mưa, gió, bụi bẩn,… 

Với độ dày tiêu chuẩn từ 2-4mm, kính cường lực vừa đảm bảo độ bền vững trước va đập của mưa đá, bụi bẩn, sỏi đá, vừa duy trì độ trong suốt tối ưu, giúp tấm pin hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả. Nhờ lớp kính này, tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của tấm pin được kéo dài đáng kể.

Lớp màng EVA (Ethylene Vinyl Acetate)

Là chất kết dính quan trọng, lớp màng EVA trong suốt đóng vai trò như một lớp đệm bảo vệ các tế bào quang điện. Được đặt giữa lớp kính cường lực và tấm nền, EVA giúp cố định các thành phần của tấm pin, đồng thời hấp thụ lực va đập, chống ẩm và chống bụi. 

Khả năng chịu nhiệt và độ bền cao của EVA đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất ổn định cho tấm pin trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Lớp tế bào quang điện (Solar Cell)

Là đơn vị cơ bản cấu thành nên tấm pin năng lượng mặt trời. Các loại pin phổ biến như mono và poly đều sử dụng silic tinh thể làm vật liệu chính. 

Bên trong mỗi tế bào, các tinh thể silic loại N và loại P được kết hợp với nhau, tạo thành một lớp bán dẫn. Khi ánh sáng chiếu vào, các electron trong lớp bán dẫn sẽ di chuyển, tạo ra dòng điện. Để thu thập dòng điện này, các tế bào được kết nối với nhau bằng các dây dẫn (ribbon và busbar).

Tấm nền của pin mặt trời

Là lớp bảo vệ phía sau tấm pin, tấm nền được làm từ các vật liệu polyme như PP, PVF, PET. Với chức năng cách điện, chống ẩm và bảo vệ tấm pin khỏi các tác động cơ học, tấm nền góp phần đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất ổn định của sản phẩm. 

Thông thường, tấm nền có màu trắng để tăng khả năng phản xạ ánh sáng và giảm nhiệt độ cho tấm pin. Độ dày của tấm nền có thể thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất và yêu cầu kỹ thuật của từng sản phẩm.

Hiện nay, một số hãng như Canadian Solar đã cho ra mắt dòng sản phẩm đặc biệt BiKu, loại pin không sử dụng tấm nền phía sau truyền thống. Thay vào đó, pin BiKu được trang bị lớp kính cường lực trong suốt ở cả hai mặt, cho phép hấp thụ ánh sáng từ mọi hướng và tăng cường sản lượng điện năng. Với thiết kế độc đáo này, pin BiKu rất phù hợp để lắp đặt ở những vị trí có không gian hạn chế hoặc cần tận dụng tối đa nguồn ánh sáng tự nhiên.

Hộp đấu dây (Junction Box) 

Hộp đấu dây nằm ở vị trí phía sau tấm pin, đóng vai trò trung tâm trong việc thu thập và truyền dẫn dòng điện được tạo ra từ các tế bào quang điện. 

Chúng được chế tạo từ vật liệu nhựa chịu nhiệt, chống thấm nước và có khả năng chống sét, giúp bảo vệ các kết nối điện bên trong khỏi tác động của môi trường, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho hệ thống.

Cáp điện DC

Là mạch máu của hệ thống điện năng lượng mặt trời, chuyên dụng để truyền tải dòng điện một chiều (DC) từ các tấm pin đến các thiết bị điện như bộ điều khiển, pin lưu trữ hoặc biến tần. 

Được chế tạo từ vật liệu chịu nhiệt, chống oxy hóa cao cấp, cáp DC đảm bảo khả năng cách điện tuyệt vời, chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt, góp phần nâng cao hiệu suất và độ bền của hệ thống điện năng lượng mặt trời.

Jack kết nối MC4

Là chuẩn kết nối phổ biến trong hệ thống điện năng lượng mặt trời, được thiết kế đặc biệt để kết nối các tấm pin với nhau một cách nhanh chóng, an toàn và đáng tin cậy. 

Với khả năng chống chịu tuyệt vời với các yếu tố môi trường như nước, bụi và tia UV, đầu nối MC4 đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định của hệ thống, kể cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời

Để có thể hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời, trước hết ta cần nắm rõ về nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện (Solar Cell).

Tế bào quang điện là đơn vị cơ bản cấu thành nên tấm pin năng lượng mặt trời. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng: 

• Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện, các photon (hạt ánh sáng) sẽ va chạm với các electron trong lớp silic.
• Nếu năng lượng của photon đủ lớn, nó sẽ cung cấp đủ năng lượng để giải phóng electron khỏi liên kết với hạt nhân nguyên tử, tạo ra một electron tự do và một lỗ trống.
• Dưới tác dụng của điện trường tại lớp tiếp giáp P-N, electron tự do sẽ di chuyển về phía lớp N, còn lỗ trống di chuyển về phía lớp P.
• Sự di chuyển có hướng của các electron và lỗ trống tạo ra dòng điện một chiều (DC).
• Các electron được thu thập tại các điện cực trên bề mặt tế bào quang điện, tạo thành dòng điện có thể sử dụng.

Bài viết trên đã chia sẻ nội dung khá chi tiết về tấm pin mặt trời được cấu tạo từ vật liệu gì và nguyên lý hoạt động của chúng. Saigon Solar hy vọng với nội dung trên sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về thiết bị hiện đại này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào cần được giải đáp vui lòng liên hệ với chúng tôi qua các phương thức dưới đây:

THÔNG TIN LIÊN HỆ

Địa chỉ: 154/1 QL1A, P. Tân Thới Hiệp, Quận 12, TPHCM

Hotline: 0913 541 168

Website: https://saigonsolar.com.vn/

Email: marketing.cnsg@gmail.com