Solar Panel là bộ phận thường được lắp ở phía trên cùng của cột đèn điện,  chúng biến đổi ánh-sáng-mặt-trời thành năng-lượng-điện. Vậy cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại để ứng dụng chúng ra sao! Hãy cùng ZALAA tìm hiểu qua bài tổng hợp dưới đây.

Trong chuyên mục Kiến Thức Chiếu Sáng, chúng ta đã cùng tìm hiểu về từng bộ phận của Bộ Đèn Chiếu Sáng và các vấn đề liên quan. Hôm nay chúng ta tìm hiểu về Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời qua tổng hợp chi tiết dưới đây:

1. Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời là gì?

    Tấm năng lượng mặt trời (viết tắt NLMT), Pin Mặt trời hay tấm 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 điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. (Theo Wikipedia)

• - Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng 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 (ví dụ cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.

Ảnh 1: Ký hiệu dùng cho pin mặt trời

     Pin mặt trời được mô tả là quang điện , không phân biệt nguồn là ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo. Ngoài việc tạo ra năng lượng, chúng có thể được sử dụng như một bộ tách sóng quang (ví dụ như bộ dò tia hồng ngoại), phát hiện ánh sáng hoặc bức xạ điện từ khác gần phạm vi nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng.
 

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng.

• 2.1, Về Cấu Tạo:

Tấm Pin NLMT được chia làm 8 bộ phận gồm: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box), cáp điện, Jack kết nối MC4.

Ảnh 2: cấu tạo tấm pin nlmt

• 2.1.1, Khung nhôm (Aluminium Frame) có chức năng tạo ra một kết cấu đủ cứng cáp để tích hợp solar cell và các bộ phận khác lên. Với thiết kế cứng cáp nhưng vẫn đảm bảo trọng lượng đủ nhẹ, khung nhôm có thể bảo vệ và cố định các thành phần bên trong trước tải trọng gió lớn và ngoại lực tác động bên ngoài. Một số hãng ví dụ như Canadian Solar, thậm chí khung nhôm còn được anode hóa và gia cố thanh ngang để tăng độ cứng cáp cho tấm pin. Màu sắc phổ biến của khung nhôm là màu bạc.

• 2.1.2, Kính cường lực (Tempered Glass): giúp bảo vệ solar cell khỏi các tác động của thời tiết như nhiệt độ, mưa, tuyết, bụi, mưa đá (đường kính 2,5cm trở xuống) và các tác động va đập khác từ bên ngoài. Kính cường lực được thiết kế có độ dày từ 2-4mm (đa số là khoảng 3.2-3.3mm) để đảm bảo vừa đủ khả năng bảo vệ và duy trì được độ trong suốt cho tấm pin mặt trời (ánh sáng ít bị phản xạ, khả năng hấp thụ tốt).

• 2.1.3, Lớp màng EVA (Encapsulant ethylene vinyl acetate) còn được được gọi là chất kết dính, là 2 lớp màng polymer trong suốt được đặt trên và dưới lớp solar cell có tác dụng kết dính solar cell với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới. Lớp này còn có tác dụng hấp thụ và bảo vệ solar cell khỏi sự rung động, tránh bám bụi và hơi ẩm. Vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ khắc nghiệt và có độ bền cực kỳ cao. 

• 2.1.4, Lớp tế bào quang điện (Solar cells) Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị nhỏ hơn là solar cell. Những loại pin năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại chất bán dẫn phổ biến. Trong một cell, tinh thể silic bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar). Một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N và loại P.

Ảnh 3: tế bào quang điện solar cells

• 2.1.5, Tấm nền pin phía sau (Back sheet)  có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm. Vật liệu được sử dụng có thể là polymer, nhựa PP, PVF, PET. Tấm nền có độ dày khác nhau tùy vào hãng sản xuất. Phần lớn tấm nền sẽ có màu trắng. 

Ảnh 4: Hộp đấu dây điện DC & Jack kết nối MC4 phía sau tấm Pin NLMT

• 2.1.6, Hộp đấu dây (Junction box) nằm ở phía sau cùng, là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài. Vì đây là điểm trung tâm nên được thiết kế bảo vệ khá chắc chắn.

• 2.1.7, Cáp điện DC loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm với đó là khả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm..) và tác động cơ học khác.

• 2.1.8, Jack kết nối MC4  là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặt trời. “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact. Loại jack kết nối này giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền kề với nhau bằng tay.

• 2.2, Về Nguyên Lý Hoạt Động(làm việc) của Pin NLMT:

Để giải thích nguyên lý làm việc của pin NLMT thì lại phải giải thích nguyên lý của một đơn vị nhỏ hơn đó là solar cell (Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều solar cell). Như đã đề cập ở phần cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời, một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N có các electron dư thừa và loại 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), electron có thể di chuyển qua tiếp diện P/N để lại điện tích dương ở một mặt và tạo ra điện tích âm ở mặt còn lại.

Khi một trong các hạt này va đập vào solar cell với đủ năng lượng, nó có thể đánh bật một electron khỏi liên kết để lại một lỗ trống. 

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

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

Electron là thứ duy nhất di chuyển trong solar cell và quay về nơi xuất phát. Chẳng có thứ gì hao mòn hay cạn kiệt nên solar cell có tuổi thọ lên tới hàng chục năm.

Điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời là điện một chiều (DC). Để có thể sử dụng cho các tải, thiết bị bình thường thì cần phải chuyển điện DC thành AC (điện xoay chiều). Và đó là chức năng của inverter.

Hiện tại, nhiều loại pin năng lượng mặt trời mới đang được nghiên cứu, phát triển. Trong số đó có những loại mà cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó rất khác so với những gì đã nêu phía trên. Chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu tại phần phân loại, cách lựa chọn...ở phần tiếp theo.

3. Phân loại và ứng dụng của Tấm Pin NLMT?

• 3.1, Phân loại: Có ba loại pin mặt trời chính: mono, poly và thin-film . Mỗi loại đều có những ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng khác nhau, Để chọn được loại pin năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho việc lắp đặt của bạn thì sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể như tài chính và đặc điểm của hệ thống mà bạn mong muốn.

• 3.1.1, Tấm pin mặt trời Mono

Tấm pin năng lượng mặt trời mono có các cell màu đen, những cell này xuất hiện màu đen do ánh sáng tương tác với tinh thể silic nguyên chất.

Cùng với đó là các cell hình vuông được vạt góc xếp liền nhau tạo ra các khoảng trống màu trắng. Nhưng màu đen đặc trưng vẫn là dấu hiệu phân biệt dễ dàng nhất.

• 3.1.2, Tấm pin mặt trời Poly

Không giống như pin mặt trời mono, pin mặt trời poly có xu hướng có màu hơi xanh lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong cell theo các hướng khác nhau.

Một số công nghệ mới như Black Silicon còn được phủ thêm một lớp cấu trúc nano lên bề mặt tấm pin poly giúp giảm tỉ lệ phản xạ ánh sáng ngược lại xuống tối đa, nhờ đó đem lại hiệu suất phát điện cực cao. Những tấm pin dùng công nghệ này có màu sắc đen hơn những tấm bình thường, nhưng đặc điểm nhận biết là những đốm xanh vẫn thấy rất rõ.

• 3.1.3, Tấm pin mặt trời Thin-Film

Yếu tố thẩm mỹ là sự khác biệt lớn nhất khi nói đến pin mặt trời thin-film. Như tên gọi của chúng, các tấm thin-film thường mỏng hơn các loại pin khác. Điều này là do các tế bào trong các tấm pin mỏng hơn khoảng 350 lần so với các tấm tinh thể được sử dụng trong các tấm pin mặt trời mono và poly.

Về màu sắc, các tấm pin mặt trời thin-film có thể có cả hai màu xanh và đen, tùy thuộc vào chất liệu tạo ra chúng. Ngày nay, bạn có thể thấy tấm pin thin-film có thể dùng để tích hợp vào vật liệu xây dựng để tạo ra loại mái ngói năng lượng mặt trời.

 

• 3.2 Ứng dụng phổ thông: Tấm Pin NLMT đang được ứng dụng rất nhiều nơi trong cuộc sống của chúng ta, giúp những đồ vật thường ngày trở nên hữu ích và thú vị. Ngày xưa, Các tấm Pin NLMT này thường được lắp đặt tại các trang trại điện mặt trời rộng lớn hoặc được lắp đặt ở trên các nhà dân, ngày nay với công nghệ ngày càng hiện đại, những tấm pin năng lượng đã được ứng dụng ở hầu như các đồ vật xung quanh chúng ta như: Bình nước nóng mặt trời, quạt điện mặt trời, máy bơm nước, hệ thống sấy khô - sưởi ấm, Trạm sạc dự phòng, Camera an ninh sử dụng NLMT, phương tiện giao thông NLMT, Vệ tinh...và đèn chiếu sáng.
• 3.3 Ứng dụng trong đèn chiếu sáng: Ngày nay nhu cầu sử dụng ngày càng tăng đối với Solar Lighting vì tính hữu dụng của chúng. Khi hiệu suất năng lượng tăng lên sẽ giúp chúng ta tiết kiệm năng lượng được nhiều hơn.

Và Tấm Pin NLMT được ứng dụng trong các loại đèn ở các khu vực như :

• Chiếu sáng đường cao tốc và đường bộ,
• Chiếu sáng công viên và khu vui chơi, sân thể thao ngoài trời,
• Chiếu sáng công nghiệp và chiếu sáng thương mại,
• Chiếu sáng với mục đích an ninh ngoài trời,
• Chiếu sáng khu vực không có điện lưới kéo tới,
• Chiếu sáng kv đường sân bay, bến cảng,..
• Đèn trang trí sân vườn, tiểu cảnh...

4. Cách lựa chọn tấm Pin NMLT theo tiêu chuẩn?

(đang cập nhập..)

5. Gợi ý các đơn vị cung cấp uy tín trên thị trường? 

(đang cập nhập..)

6. Zalaa cung cấp các loại tấm Pin NLMT nào? 

  Zalaa Lighting là công ty cung cấp các sản phẩm chiếu sáng thông minh nhằm mang lại những lợi ích như tiết kiệm điện, hoạt động ổn định, tiết kiệm chi phí cho Chủ đầu tư, Quý khách hàng và Người sử dụng! Nên việc lựa chọn các Tấm Pin NLMT để lắp ghép đều rất cẩn trọng. 

Các tấm pin này, ZALAA không bán lẻ, mà chỉ bán theo dự án, theo bộ sản phẩm(đèn, cột,tấm pin...) như một ví dụ về báo giá dưới đây.

Như vậy, Tùy theo từng dự án với nhu cầu sử dụng và ngân sách khác nhau mà ZALAA sẽ tư vấn giúp chủ đầu tư hay Quý khách hàng lựa chọn được những tấm pin có đủ tiêu chuẩn, kích thước và độ bền phù hợp. Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và có thể giúp bạn tìm ra tấm pin chất lượng, phù hợp nhất với công trình của bạn.

Cảm ơn bạn đã theo dõi nội dung này!

Nguồn: Zalaa tổng hợp