Các tế bào năng lượng mặt trời được kết lại với nhau tạo thành một mô-đun và khi các mô-đun được kết nối với nhau, chúng sẽ tạo thành một hệ thống năng lượng mặt trời hoặc một hệ thống lắp đặt . Một hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà dân dụng điển hình có khoảng 30 mô-đun.
Cách hoạt động của pin mặt trời
Trong trường hợp này, pin mặt trời chứa một vật liệu chỉ dẫn điện khi năng lượng được cung cấp – bởi ánh sáng mặt trời. Vật liệu này được gọi là chất bán dẫn; “bán” có nghĩa là độ dẫn điện của nó kém hơn kim loại nhưng hơn chất cách điện.
Khi chất bán dẫn tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nó sẽ hấp thụ ánh sáng, truyền năng lượng cho các hạt mang điện tích âm gọi là electron. Các electron chạy qua chất bán dẫn dưới dạng dòng điện, vì các lớp khác của tế bào PV được thiết kế để tách dòng điện từ chất bán dẫn.
Sau đó, dòng điện chạy qua các điểm tiếp xúc bằng kim loại – các đường giống như lưới điện trên pin mặt trời – trước khi nó truyền đến bộ biến tần. Bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC), dòng điện này chảy vào lưới điện và cuối cùng, kết nối với mạch điện là hệ thống điện của nhà bạn. Miễn là ánh sáng mặt trời tiếp tục chiếu tới mô-đun và mạch điện được kết nối, điện sẽ tiếp tục được tạo ra.
Khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng của một mô-đun phụ thuộc vào chất bán dẫn. Trong phòng thí nghiệm, khả năng này được gọi là hiệu suất biến đổi quang điện. Bên ngoài, các điều kiện môi trường như nhiệt, bụi bẩn và bóng râm có thể làm giảm hiệu suất chuyển đổi, cùng với các yếu tố khác . Nhưng các nhà nghiên cứu đang đưa ra các giải pháp , chẳng hạn như tấm nền được đặt trên tấm nền để giảm nhiệt độ hoạt động của chúng và thiết kế tế bào mới thu được nhiều ánh sáng hơn.
Việc thu được nhiều ánh sáng hơn vào ban ngày sẽ làm tăng năng suất năng lượng hoặc sản lượng điện của hệ thống PV theo thời gian. Để tăng năng suất năng lượng, các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất đang xem xét các tế bào năng lượng mặt trời hai mặt, có hai mặt để thu nhận ánh sáng trên cả hai mặt của mô-đun năng lượng mặt trời silicon — chúng thu ánh sáng phản xạ từ mặt đất hoặc mái nhà nơi các tấm pin được lắp đặt.
Chất bán dẫn Silicon
Chất bán dẫn chính được sử dụng trong pin mặt trời là silicon, một nguyên tố dồi dào. Trên thực tế, nó được tìm thấy trong cát, vì vậy nó không đắt, nhưng nó cần được tinh chế trong một quy trình hóa học trước khi có thể biến thành silicon tinh thể và dẫn điện.
Để tạo ra một pin mặt trời silicon, các khối silicon tinh thể được cắt thành các tấm mỏng rất mỏng. Tấm wafer được xử lý ở cả hai mặt để tách các điện tích và tạo thành một diode, một thiết bị cho phép dòng điện chỉ chạy theo một hướng. Diode được kẹp giữa các tiếp điểm kim loại để cho dòng điện dễ dàng chạy ra khỏi tế bào.
>>Xem thêm: Lắp điện mặt trời mái nhà có cần xin phép không?
Khoảng 95% tấm pin mặt trời trên thị trường hiện nay sử dụng silicon đơn tinh thể hoặc silicon đa tinh thểnhư chất bán dẫn. Các tấm silicon đơn tinh thể được tạo thành từ một cấu trúc tinh thể và silicon đa tinh thể được tạo thành từ rất nhiều tinh thể khác nhau. Các tấm pin đơn tinh thể hiệu quả hơn vì các electron di chuyển tự do hơn để tạo ra điện, nhưng các tế bào đa tinh thể ít tốn kém hơn để sản xuất.
Mức hiệu suất lý thuyết tối đa cho pin mặt trời silicon là khoảng 32% vì phần ánh sáng mặt trời mà chất bán dẫn silicon có thể hấp thụ trên dải băng tần. Các tấm pin tốt nhất để sử dụng thương mại có hiệu suất khoảng 18% đến 22%, nhưng các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu cách cải thiện hiệu quả và năng suất năng lượng trong khi vẫn giữ chi phí sản xuất thấp.
