Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời 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. Để hiểu rõ hiệu suất hoạt động cũng như độ bền của thiết bị, việc nắm được cấu tạo của pin mặt trời là điều vô cùng quan trọng. Mỗi tấm pin không chỉ đơn giản là bề mặt hấp thụ ánh sáng, mà còn là sự kết hợp của nhiều lớp vật liệu kỹ thuật cao, được thiết kế tối ưu để khai thác tối đa nguồn năng lượng mặt trời. Cùng Intech Energy tìm hiểu chi tiết cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời, vật liệu hay nguyên lý hoạt động của chúng qua bài viết dưới đây.
Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời gồm những gì?
1. Khung nhôm
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 bạc.
2. Kính cường lực
Kính cường lực 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).
3. Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate)
Lớp EVA 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.
4. Lớp Solar cell
Lớp tế bào quang điện của 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. Đây cũng là phần cấu tạo của pin năng lượng mặt trời quan trọng nhất.
5. Tấm nền pin
Tấm nền pin 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.
Với sự phát triển của công nghệ, hiện tại một số hãng như Canadian Solar đã có một số dòng pin đặc biệt như BiKu, loại pin không có tấm nền phía sau, thay vào đó là mặt kính cường lực trong suốt giúp pin năng lượng mặt trời có thể hấp thụ ánh sáng ở cả hai mặt trước và sau. Bạn có thể tham khảo ở video bên dưới.
6. Hộp đấu dây
Hộp đấu dây (junction box) 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.
7. Cáp điện DC
Cáp điện DC là 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.
8. Jack kết nối MC4
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.
>>Xem thêm: Cách tính toán pin năng lượng mặt trời chính xác nhất
Vật liệu làm pin mặt trời gồm những gì?
Pin năng lượng mặt trời (solar panel) được cấu tạo từ nhiều tế bào quang điện – đây là những linh kiện bán dẫn có thành phần chủ yếu là silicon tinh khiết, đóng vai trò hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa nó thành dòng điện thông qua hiệu ứng quang điện. Trên bề mặt các tế bào này thường tích hợp các điốt nhạy sáng, giúp phát hiện và phản ứng nhanh với cường độ ánh sáng. Tùy vào cách chế tạo, silicon có thể là đơn tinh thể (monocrystalline), đa tinh thể (polycrystalline) hoặc silicon màng mỏng.
Để đảm bảo độ bền và hiệu suất hoạt động, các tế bào quang điện được đóng gói trong môi trường chân không giữa các lớp vật liệu bảo vệ: mặt trước là kính cường lực trong suốt cho phép ánh sáng đi qua tối đa, còn mặt sau thường là lớp nền bằng nhựa chuyên dụng (backsheet) giúp chống ẩm và cách điện. Các lớp này được liên kết chặt chẽ với nhau bằng polymer EVA, một loại vật liệu trong suốt giúp cố định cấu trúc và chống va đập.
Hiệu suất phát điện của pin mặt trời chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi mức độ chiếu sáng, khiến dòng điện, điện áp và điện trở của nó thay đổi theo thời gian trong ngày. Thông thường, các tế bào quang điện sẽ được liên kết thành một mạch gồm 60 hoặc 72 cell để tạo thành một tấm pin hoàn chỉnh, đáp ứng đủ công suất cho mục đích dân dụng hoặc công nghiệp. Có thể thấy các vật liệu vô cùng quan trọng trong cấu tạo của pin năng lượng mặt trời.
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện – hiện tượng xảy ra khi ánh sáng chiếu vào một vật liệu bán dẫn, làm giải phóng các electron và tạo ra dòng điện. Trong pin mặt trời, các tế bào quang điện (thường làm từ silicon tinh khiết) được thiết kế với hai lớp bán dẫn khác loại (P và N). Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào, các photon mang năng lượng sẽ tác động lên lớp bán dẫn, khiến các electron bị bật ra khỏi nguyên tử và di chuyển tạo thành dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này sau đó được dẫn qua hệ thống dây dẫn đến bộ inverter, nơi nó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) – loại điện năng có thể sử dụng cho thiết bị gia dụng hoặc hòa lưới điện quốc gia.
Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời là sự kết hợp tinh tế giữa các vật liệu bán dẫn, lớp bảo vệ và khung cố định nhằm đảm bảo hiệu quả thu năng lượng, độ bền và tính an toàn khi sử dụng. Việc hiểu rõ cấu trúc bên trong của pin không chỉ giúp người dùng lựa chọn sản phẩm phù hợp mà còn góp phần nâng cao hiệu quả khai thác điện mặt trời trong thực tiễn. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp năng lượng xanh và bền vững, pin mặt trời chính là một trong những lựa chọn đáng cân nhắc nhất hiện nay.
Intech Energy xin phép được dừng bài viết cấu tạo pin năng lượng mặt trời tại đây. Bạn cảm thấy thế nào về bài viết này? Nếu thấy hay hãy share bài viết này nhé.
