Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào?

Richard Hantula
Trần Nghiêm dịch







Năng lượng vô tận 1
Tế bào mặt trời đa công dụng 3
Năng lượng từ ánh sáng mặt trời 5
Tìm hiểu điện năng 7
Ngược dòng lịch sử 9
Bên trong một tế bào mặt trời 11
Ghép các tế bào mặt trời 13
Các tấm pin mặt trời gia dụng 15
Ưu điểm của các tấm pin mặt trời 18
Nhược điểm của các tấm pin mặt trời 20
Ủng hộ điện mặt trời 22
Các tế bào mặt trời ngày một hiệu quả hơn 24
Nhiều sản phẩm năng lượng mặt trời hơn 26
Thuật ngữ 28
1

Điện năng là một dạng năng lượng quan
trọng. Nó thắp sáng khu vực Seattle ở
Washington.

Các tấm khai thác năng lượng mặt trời cấp
điện cho xe tự hành thám hiểm sao Hỏa.
Năng lượng có nhiều dạng khác nhau.
Ánh sáng là một dạng năng lượng.
Nhiệt là một dạng năng lượng. Điện
cũng là một dạng năng lượng.
Thường thì một dạng năng lượng này
có thể chuyển hóa thành dạng khác.
Thực tế này rất quan trọng vì nó giải
thích làm thế nào chúng ta có được
điện năng, cái chúng ta sử dụng với
nhiều phương thức khác nhau. Điện
năng được sử dụng để thắp sáng đường
phố và nhà cửa, để chạy máy vi tính và
ti vi, và để chạy nhiều máy móc và
thiết bị khác dùng ở nhà, ở trường học
và ở công sở.
Một phương pháp thu lấy điện năng là
đốt cháy nhiên liệu như dầu hỏa hoặc
than đá. Sự cháy của nhiên liệu như

vậy tạo ra nhiệt. Nhiệt làm cho nước
sôi lên và chuyển thành hơi nước. Hơi
nước làm chạy một cỗ máy gọi là
tuabin để phát ra điện. Thông thường,
dòng điện này được tải vào hệ thống
lưới điện công cộng, qua các dây dẫn,
đến từng nhà, đến trường học và cơ sở
làm việc trong một khu vực rộng lớn.
Phương pháp sản xuất điện như thế này
là phổ biến. Nhưng nó có một số hạn
chế. Hành tinh của chúng ta chỉ có thể
chu cấp dầu hỏa và than đá với trữ
lượng có hạn. Chúng là loại nhiên liệu
không thể hồi phục. Một khi đã qua
sử dụng thì chúng không còn nữa.
2

Đồng thời, chúng giải phóng các chất
khí khi đốt cháy. Những chất khí này
có thể làm nhiễm bẩn, hay nhiễm độc,
không khí, và một số chất khí này có
thể làm biến đổi khí hậu của Trái đất.


Năng lượng tự do và năng lượng sạch
Một cách sản xuất điện năng là sử dụng ánh sáng mặt trời. Ánh
sáng mặt trời là tự do và không bao giờ cạn kiệt. Đồng thời, nó
còn có rất nhiều nữa. Năng lượng của ánh sáng mặt trời chiếu
tới trái đất trong một giờ nhiều hơn năng lượng cả thế giới sử
dụng trong một năm.

Một dụng cụ nhỏ gọi là tế bào mặt trời có thể sản xuất điện
năng ngay từ ánh sáng mặt trời (trong tiếng Anh, “solar” có
nghĩa là phải làm cái gì đó với Mặt trời). Một tế bào mặt trời
không thải ra bất kì chất khí nào. Nó cũng chẳng gây ồn ào gì.
Một tấm pin mặt trời là một nhóm tế bào mặt trời hoạt động
đồng bộ với nhau.
Việc sử dụng các tế bào mặt trời đang phát triển nhanh ở Mĩ và
các quốc gia khác.




Việc cấp điện ở những nơi xa xôi
Các tấm pin mặt trời là một phương pháp di động sản xuất điện năng ở những
nơi xa xôi, nơi chẳng có mạng lưới điện nào. Chúng cấp điện thắp sáng đèn hiệu
tại các đường băng ở Nam Cực. Chúng được sử dụng trên phi thuyền vũ trụ và
trên “xe tự hành” thám hiểm Hỏa tinh.
3





Các tế bào mặt trời và pin mặt trời có
rất nhiều công dụng. Chúng có mặt
trong mọi thứ như máy tính bỏ túi,
đồng hồ và đèn flash máy ảnh. Có
các món đồ chơi, radio, máy hát nhạc
MP3 cấp nguồn bằng ánh sáng mặt
trời. Có điện thoại di động và máy

nhắn tin sử dụng năng lượng mặt trời.
Việc sử dụng năng lượng mặt trời
với các nguồn như thế này có nghĩa
là bạn không bao giờ phải lo lắng về
việc hết pin cả.
Các tấm pin mặt trời thỉnh thoảng
được sử dụng để sản xuất điện thắp
sáng đèn phố và các trạm xe bus.
Chúng có thể sản xuất điện cấp cho
các buồng điện thoại đường phố hay
các vạch đỗ xe trong công viên hoạt
động. Thậm chí một số máy ATM
(máy rút tiền hoặc nạp tiền vào tài
khoản ngân hàng của bạn) cũng có
các tấm pin mặt trời.
Nhà cửa sử dụng các tấm pin mặt trời
thường lắp chúng trên mái nhà.

Cấp điện cho nhà cửa
Bóng đèn trên trần nhà và mọi loại máy móc, dụng cụ điện sử
dụng trong nhà, tại trường học và nơi công sở lấy điện từ các dây
dẫn chạy trên tường hoặc xuyên bên trong tường. Thường thì
điện cấp cho nhà cửa lấy từng mạng lưới điện địa phương.
Nhưng người ta cũng có thể sử dụng các tấm pin mặt trời để cấp
điện song song với điện lưới. Thỉnh thoảng, người ta đặt các tấm
pin mặt trời trên mái nhà của họ. Những tòa nhà lớn cũng có thể
lắp chúng. Chúng giúp chúng ta tiêu thụ ít điện năng đắt đỏ từ
mạng lưới cung cấp của công ti điện. Ngoài ra, chúng còn hỗ trợ
4
trong trường hợp mất điện, hay mạng lưới điện gặp sự cố.

Ở một số nơi, bản thân mạng lưới điện còn thu một phần điện
năng từ các tấm pin mặt trời.


Chiếc Zephyr cấp nguồn bằng năng lượng mặt trời
có thể ở trong không khí hàng ngày liền.


Máy bay mặt trời
Các tấm pin mặt trời còn được sử dụng trên máy bay mặt trời – nhưng chỉ có vài
ba chiếc thôi. Vấn đề là chúng khó sử dụng trên máy bay. Chúng cần bao phủ
một diện tích lớn mới sinh ra đủ điện năng. Khi trời tối, thì chúng không hoạt
động nữa. Chiếc máy bay đầu tiên cấp nguồn bằng năng lượng mặt trời bay
được một khoảng cách xa là chiếc Solar Challenger. Nó đã băng qua Eo biển
Anh ở châu Âu vào năm 1981. Các cánh của nó có hơn 16 000 tế bào mặt trời.
Vào năm 2008, chiếc Zephyr-6 đã bay được hơn ba ngày trong không trung. Nó
là một chiếc máy bay không người lái. Nó mang theo các bộ pin dự trữ điện
năng do các tấm pin mặt trời sản xuất ban ngày để tiếp tục hoạt động vào ban
đêm.

5





Mặt trời liên tục giải phóng năng lượng. Năng lượng đó lan đi trong không gian
dưới dạng bức xạ điện từ. Có vài loại bức xạ điện từ. Ánh sáng là một loại.
Sóng vô tuyến là một loại nữa.
Bức xạ điện từ truyền đi giống như những con sóng truyền đi trong nước. Giống

như sóng nước, nó là một chuỗi đỉnh sóng và hõm sóng. Một trong những thứ
mà các loại bức xạ điện từ khác nhau là bước sóng của chúng. Đây là khoảng
cách giữa hai đỉnh sóng (hoặc hai hõm sóng) liên tiếp trong một hàng. Bước
sóng của sóng vô tuyến thì dài hơn bước sóng của ánh sáng. Trong các loại ánh
sáng, ánh sáng đỏ có bước sóng dài hơn bước sóng của ánh sáng xanh.


Mặt trời sáng rực với nguồn năng lượng gần như vô tận

6
Tế bào mặt trời sử dụng ánh sáng như thế nào ?
Chỉ một phần năng lượng Mặt trời gửi đến Trái đất thật sự đến được mặt đất.
Một phần năng lượng mặt trời bị phản xạ trở vào trong không gian. Một phần thì
bị không khí hấp thụ. Phần lớn năng lượng mặt trời đến được mặt đất ở dạng ánh
sáng nhìn thấy. Các tế bào mặt trời có thể khai thác ánh sáng này để sản xuất
điện năng. Nhưng chúng không hoạt động đồng đều với mọi dạng ánh sáng.
Những loại tế bào mặt trời khác nhau sử dụng những bước sóng ánh sáng khác
nhau. Điều này có nghĩa là một tế bào chỉ sử dụng một phần năng lượng mặt trời
mà nó nhận được.


Những loại bức xạ điện từ khác nhau có bước sóng khác nhau. Các tế bào mặt trời
sử dụng những bước sóng nhất định thuộc dải ánh sáng nhìn thấy để sản xuất điện
năng.




Pin quang điện
Một tên gọi khác cho các tế bào mặt trời là tế bào quang điện. Tên gọi này hợp

lí, vì quang có nghĩa là “ánh sáng”, và điện ám chỉ điện năng.
7






Người ta thường nghĩ điện là cái gì
đó đang chạy đi. Thật ra, điều đó rất
đúng. Điện là một dòng chảy gồm
những hạt rất nhỏ gọi là electron.
Dòng chảy đó được gọi là dòng điện.
Có hai loại dòng điện. Một là điện
một chiều (DC). Đây là dòng điện
không đổi. Nó luôn luôn chạy theo
một hướng. Pin và tế bào mặt trời tạo
ra điện một chiều. Loại điện kia là
điện xoay chiều (AC). Đây là dòng
điện biến đổi. Nó đổi chiều nhiều lần
trong một giây. Mạng lưới điện cung
cấp điện xoay chiều. Đa số các dụng
cụ điện trong nhà sử dụng điện xoay
chiều.



Các tấm pin mặt trời tại Căn cứ Không quân Nellis ở Nevada, Mĩ. Nhà máy
quang điện Nellis là nhà máy điện mặt trời lớn nhất ở Mĩ.

8
Đo điện năng
Công suất điện là tốc độ sử dụng điện
năng. Nó được đo bằng watt. Một
bóng đèn 100 watt thì sáng hơn một
bóng đèn 60 watt. Nó tiêu thụ nhiều
điện năng hơn. (Khi nói tới những
lượng lớn của watt, người ta sử dụng
các đơn vị lớn hơn: 1 kilowatt là 1000
watt, 1 megawatt là 1 triệu watt).
Một đơn vị quan trọng nữa là watt giờ.
Nó đo lượng điện năng sản sinh ra hay
bị tiêu thụ trong một khoảng thời gian.
Nó bằng 1 watt công suất trong thời
gian 1 giờ. Một đơn vị tương tự nhưng
lớn hơn là kilowatt giờ. Đây là 1000
watt trong 1 giờ. Một bóng đèn 100
watt hoạt động trong 10 giờ sử dụng
1000 watt giờ điện năng. Giá trị này
bằng 1 kilowatt giờ.

Loại công tơ điện tiêu biểu này được sử
dụng để đo xem bao nhiêu kilo watt giờ
đã được tiêu thụ.



Đi tìm các electron
Dòng điện không phải là nơi duy nhất người ta có thể tìm thấy các electron.

Chúng còn có mặt trong những hạt nhỏ gọi là nguyên tử cấu tạo nên mọi thứ mà
chúng ta thấy xung quanh mình. Mỗi nguyên tử có một tâm, gọi là hạt nhân. Hạt
nhân này chứa ít nhất một hạt gọi là proton. Trong đa số các loại nguyên tử, hạt
nhân có vài ba proton và những hạt khác nữa gọi là neutron. Một hoặc nhiều
electron thường quay tròn xung quanh hạt nhân.
9






Edmond Becquerel nước Pháp là
người đầu tiên để ý thấy ánh sáng có
thể làm cho các chất sinh ra điện. Đó
là vào năm 1839. Sau đó, các nhà
khoa học khác đã bắt tay vào nghiên
cứu các ràng buộc giữa ánh sáng, vật
chất và điện năng. Một người trong
số họ là Albert Einstein. Năm 1905,
ông đã giải thích làm thế nào các
nguyên tử hấp thu bức xạ điện từ (thí
dụ như ánh sáng) rồi sau đó giải
phóng các electron. Quá trình này
được gọi là hiệu ứng quang điện.
Einstein đã giành giải Nobel Vật lí
năm 1921 cho công trình nghiên cứu
về hiệu ứng này.
Các tế bào mặt trời đầu tiên
Russell Ohl là người đầu tiên đi đến

một tế bào mặt trời giống như các tế
bào được sử dụng ngày nay. Ông làm
việc tại Phòng thí nghiệm Bell ở
New Jersey. Tế bào của ông chế tạo
bằng silicon (silicon tìm thấy trong
cát và nhiều loại đá). Ông gọi tế bào
đó là “một dụng cụ điện nhạy sáng”.
Ông đã đăng kí một bằng phát minh
cho nó vào năm 1941. 5 năm sau,
ông lấy được bằng phát minh. Năm
1954, Phòng thí nghiệm Bell chế tạo
tế bào mặt trời thực tiễn đầu tiên. Nó
là tế bào đầu tiên sản xuất đủ điện
năng để chạy các dụng cụ điện thông
thường.

Trang đầu tiên trong bản đăng kí bằng sáng
chế tế bào mặt trời của Russell Ohl, năm
1941.
10
Tuy nhiên, các tế bào buổi đầu
không sản xuất nhiều điện năng.
Đồng thời, chi phí sản xuất chúng rất
đắt đỏ. Công dụng quan trọng đầu
tiên của chúng là trong các vệ tinh vũ
trụ, bắt đầu vào năm 1958. Khi các tế
bào trở nên rẻ tiền hơn, chúng mới
được sử dụng trong những ứng dụng
khác. Nhà máy điện đầu tiên có khả
năng sản xuất 1 megawatt điện năng

với các tấm pin mặt trời mở cửa ở
Hesperia, California, năm 1982.



Edmond Becquerel
Edmond Becquerel (ảnh) sống thọ hơn 70 tuổi, từ năm 1820 đến năm 1891. Ông
tham gia rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Các lĩnh vực đó bao gồm ánh sáng, điện
học và từ học. Sự khám phá của ông ra dòng điện từ ánh sáng xảy ra vào năm
1839, khi ông chỉ mới 19 tuổi. Người con trai Henri của Edmond sau này còn
trở nên nổi tiếng hơn cả cha mình. Năm 1896, Henri đã khám phá ra sự phóng
xạ.
11






Các tế bào mặt trời có nhiều kích cỡ
khác nhau. Một số loại mỏng hơn
một con tem. Một số loại có bề
ngang đến 12 cm.
Các tế bào mặt trời chế tạo từ một
loại chất liệu gọi là chất bán dẫn.
Thường thì chúng chế tạo từ silicon.
Các chất bán dẫn có thể dẫn, hoặc
mang, dòng điện. Tuy nhiên, chúng
không dẫn điện tốt như kim loại. Đó
là nguyên do vì sao người ta gọi

chúng là “bán” (dẫn). Vì chúng chỉ
“bán” dẫn dòng điện, nên có thể
dùng chúng để điều khiển dòng điện.
Ở mặt trên và mặt dưới của chúng
thường có các tiếp xúc kim loại, nơi
dòng điện có thể chạy qua.
Một loại tế bào đơn giản điển hình
có hai lớp silicon. Một lớp gọi là loại
n. Lớp kia gọi là loại p. Các lớp đó
có các tính chất khác nhau.

Tế bào mặt trời sản sinh ra
điện như thế nào ?
Quá trình sản sinh điện năng bắt đầu
khi các nguyên tử silicon hấp thụ
một phần ánh sáng. Năng lượng của
ánh sáng đánh bật một số electron ra
khỏi các nguyên tử. Các electron
chạy qua giữa hai lớp. Dòng chạy đó
tạo ra một dòng điện. Dòng điện có
thể đi ra khỏi tế bào qua các tiếp xúc
kim loại và được sử dụng.
Khi ánh sáng đi tới một tế bào mặt
trời, phần nhiều năng lượng của
chúng bị tiêu hao. Một phần ánh
sáng bị phản xạ hoặc truyền xuyên
qua tế bào. Một phần bị chuyển
thành nhiệt. Chỉ phần ánh sáng có
bước sóng, hay màu sắc, thích hợp là
bị hấp thụ và sau đó chuyển hóa

thành điện năng.

12

Một tế bào mặt trời đơn giản tiêu biểu sử dụng một phần ánh sáng mặt trời
để tạo ra dòng điện chạy qua giữa hai lớp chất bán dẫn. Dòng điện này đi ra
khỏi tế bào qua các tiếp xúc kim loại và được sử dụng.




Một loại tế bào mặt trời khác
Một số tế bào mặt trời chế tạo từ những lớp chất liệu rất, rất mỏng. Các
lớp đó mỏng hơn 10 micro mét, hay một phần nghìn của một centi mét.
Một số tế bào “màng mỏng” này, giống như các tế bào mặt trời bình
thường, có đế rắn phía sau. Một số khác thì có đế chất dẻo. Các tế bào
màng mỏng thích hợp cho việc sản xuất các tấm pin nhẹ cân hoặc dễ uốn
dẻo. Chúng còn thích hợp cho việc bao phủ một diện tích lớn, thí dụ như
thành tường của các tòa nhà.
13






Một tế bào mặt trời sản sinh lượng
điện năng rất ít. Với đa số mục đích
sử dụng, người ta cần có nhiều tế bào
mặt trời. Vì lí do này, các tế bào

thường được liên kết với nhau thành
các nhóm gọi là module mặt trời.
Một module mặt trời có một giàn
khung để giữ các tế bào. Một số
module dài và rộng đến vài foot.
Thường thì chúng có thể tạo ra tới
vài trăm watt điện năng. Nếu cần
công suất lớn hơn nữa, thì có thể
ghép các module lại thành ma trận
mặt trời.
Thỉnh thoảng, các module còn được
gọi là tấm pin mặt trời. Các ma trận
thỉnh thoảng cũng được gọi là tấm
pin mặt trời. Cho dù bạn gọi một
nhóm tế bào mặt trời bằng tên gì đi
chăng, thì có một thực tế luôn luôn
đúng: bạn càng ghép nhiều tế bào lại
thì bạn có công suất điện càng lớn.
Với đủ số module mặt trời, người ta
có thể tạo ra những lượng điện năng
lớn. Một thí dụ tiêu biểu là một nhà
máy điện mới xây dựng tại Moura ở
Bồ Đào Nha. Giai đoạn 1 của dự án
trên có 262.080 module mặt trời, mỗi
module có 8 tế bào mặt trời. Chúng
sẽ sản xuất đến 46 megawatt điện
năng.

Ma trận mặt trời này cấp điện cho một nhà
kho và khu láng trại của bang Utah, Mĩ.

14

Để sản xuất nhiều điện năng, các tế bào mặt trời có thể ghép lại với nhau thành một module
mặt trời, và nhiều module có thể ghép lại thành một ma trận mặt trời.
Nhiều năng lượng hơn
Nhiều chuyên gia nghĩ rằng những nhà máy điện mặt trời với công suất lớn hơn
là có khả năng xây dựng trong những năm sắp tới. Một ngày nào đó sẽ có những
nhà máy điện mặt trời sản xuất tới 500 megawatt điện năng. Đây là công suất
tiêu biểu của một nhà máy điện than hiện nay.
Các tấm pin mặt trời hoạt động tốt nhất khi chúng đối mặt trực tiếp với ánh sáng
mặt trời. Vì lí do này, các tấm pin thường được đặt trên “bộ dò nắng tự động”.
Các bộ dò nắng sẽ hướng các tấm pin về phía mặt trời khi mặt trời di chuyển trên
bầu trời.

Tập trung ánh sáng mặt trời
Các tế bào mặt trời hoạt động tốt hơn với ánh nắng rực rỡ. Để đặt các module
nhận càng nhiều ánh sáng càng tốt, thỉnh thoảng người ta sử dụng các bộ tụ sáng.
Đây là những dụng cụ thu gom ánh sáng mặt trời trên một diện tích lớn. Chúng
sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung ánh sáng vào các module mặt trời. Vì
các bộ tụ sáng phải hướng thẳng về phía mặt trời, nên chúng thường được đặt
trên các bộ dò nắng tự động.
15





Các tấm pin mặt trời dùng cho các ngôi nhà không khác gì với những tấm pin
mặt trời khác. Chúng phải nhận đủ ánh sáng mặt trời mới có thể sử dụng được.
Thường thì chúng được lắp trên mái nhà để đối mặt trực diện với Mặt trời và

không bị đối tượng khác che bóng râm. Thỉnh thoảng, người ta cũng lắp chúng
ngay trên mặt đất.
Các tấm pin mặt trời có nhiều màu sắc và mẫu mã khác nhau. Chúng có thể đặt
trên tường hoặc trên mái nhà và hòa hợp vào đó, cho nên có lúc bạn chẳng để ý
thấy chúng nữa. Các mái nhà uốn lượn và nghiêng có thể sử dụng các tấm pin
màng mỏng.


16
Nhà cửa sử dụng các tấm pin mặt
trời thường có một bộ đổi điện biến
đổi điện một chiều thành điện xoay
chiều. Ngôi nhà trong ảnh còn lấy
điện mà mạng lưới cấp điện, và nó
có thể cấp điện bổ sung cho mạng
lưới điện.
Thông thường, các tấm pin mặt trời
và dây nối không thể tự cấp điện cho
tòa nhà. Cần có thêm thiết bị khác
nữa. Các tế bào mặt trời sản xuất
điện một chiều. Loại điện này thích
hợp cho một số dụng cụ điện tử.
Nhưng các thiết bị điện gia dụng và
bóng đèn thường hoạt động với điện
xoay chiều. Cho nên nhà cửa thường
được mắc điện xoay chiều. Để đổi
điện một chiều thành xoay chiều, cần
sử dụng một dụng cụ gọi là bộ đổi
điện.

Dự trữ điện năng
Tuy nhiên, nếu nhà ở không được
nối với mạng lưới cấp điện, thì phải
có một số giải pháp nào đó dự trữ
điện năng để dùng khi trời tối, lúc
các tấm pin mặt trời không hoạt động
được. Thường thì người ta sử dụng
acquy để dự trữ điện năng. Acquy có
thể hữu ích, cả trong những tòa nhà
được cấp điện lưới. Chúng có thể cấp
điện khi điện lưới bị cắt điện.
Các mặt phía bắc và phía nam của tòa nhà
Conde Nast ở thành phố New York có các
tấm pin mặt trời kiểu màng mỏng.
17


“Đổi điện”
Sử dụng điện lưới thì phải trả tiền. Nếu một phần năng lượng của ngôi nhà được
khai thác từ các tấm pin mặt trời, thì ngôi nhà có thể sử dụng ít điện lưới hơn.
Nhưng còn có một cách khác có thể tiết kiệm hóa đơn tiền điện. Một điều luật
thông qua hồi năm 2005 ở Mĩ yêu cầu các công ti điện thanh toán tiền “đổi điện”.
Đây là chương trình đặc biệt dành cho các khách hàng sử dụng điện, đồng thời sở
hữu các tấm pin mặt trời. Với luật đổi điện, nếu khách hàng có thừa điện mặt
trời – phần năng lượng họ sản xuất nhưng không dùng – thì công ti điện mua lại
phần năng lượng này.

18

Các tấm pin mặt trời có rất nhiều ưu điểm. Silicon sử dụng trong đa số tấm là
chất liệu rất phổ biến. Cát trên bãi biển có thành phần cấu tạo chủ yếu là silicon.
Các tấm pin mặt trời là đáng tin cậy. “Nhiên liệu” mà chúng sử dụng – ánh sáng
mặt trời – có sẵn dồi dào. Đó là nguồn tài nguyên có thể hồi phục sẽ tồn tại gần
như mãi mãi. Các nhà khoa học biết rằng Mặt trời sẽ tỏa sáng trong hàng tỉ năm
nữa. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời còn sản xuất điện năng ngay tại nơi sử dụng
chúng. Như vậy sẽ không cần dây dẫn hay cáp nối để dẫn điện đi từ một nhà máy
điện ở xa.
Khi sử dụng, các tấm pin mặt trời hầu như chẳng có tác động gì đối với môi
trường. Chúng im lìm. Chúng không nhả bụi hoặc các chất khí thải vào không
khí. Chúng không làm cho nước nhiễm độc. Chúng không tạo ra các chất thải
nguy hiểm.


Các “máng” thu gom năng lượng mặt trời tại nhà máy nhiệt điện mặt trời khổng lồ ở Kramer
Junction, California
19
Các nhà máy điện sạch hơn
Các nhà máy điện sử dụng các tấm pin mặt trời có một số ưu điểm. Thường thì
chúng có thể được xây dựng nhanh hơn các nhà máy đốt dầu, than đá, hoặc nhà
máy sử dụng nhiên liệu hạt nhân. Nếu cần công suất lớn hơn, thì chúng dễ mở
rộng hơn các loại nhà máy khác. Các nhà máy đốt dầu và than đá sử dụng một
lượng lớn nhiên liệu. Nhiên liệu này có thể đắt tiền và việc đốt cháy nó có thể
giải phóng các chất độc hại. Quá trình vận chuyển nhiên liệu đến nhà máy điện
cũng gây ra các trở ngại đối với môi trường. Với các nhà máy điện mặt trời thì
không có những vấn đề trở ngại như vậy.

Một loại nhà máy điện mặt trời khác
Các tấm pin mặt trời không phải là phương thức duy nhất để sản xuất điện
từ ánh sáng mặt trời. Một phương pháp khác – gọi là nhà máy nhiệt điện
mặt trời – cũng thường hay gặp. Thật ra, đó là giải pháp được sử dụng trong
những nhà máy điện mặt trời lớn nhất. Các nhà máy nhiệt điện mặt trời thu
gom ánh sáng mặt trời với sự hỗ trợ của các bộ tụ sáng. Thường thì ánh
sáng mặt trời làm nóng một chất lỏng đến một nhiệt độ cao, và chất lỏng
nóng này khi đó sẽ biến nước thành hơi. Hoặc ánh sáng có thể trực tiếp làm
nóng nước và biến nó thành hơi. Cho dù sử dụng phương thức nào, thì hơi
nước sau đó được dùng để quay một tuabin và sản xuất ra điện. Các hệ
thống nhiệt điện cỡ nhỏ thỉnh thoảng được sử dụng trong các tòa nhà để cấp
nhiệt đun hoặc làm nóng nước.


20






Cùng với một số ưu điểm, các tấm pin mặt trời cũng có một vài nhược điểm.
Trước hết, chúng chỉ hoạt động tốt nhất chừng nào Mặt trời tỏa nắng rực rỡ. Khi
bầu trời chuyển mây, thì chúng sản xuất điện năng kém đi. Ở nước Mĩ, các bang
miền nam có xu hướng nhận được nhiều ánh sáng mặt trời hơn, chẳng hạn, so
với bang Washington đầy mây ở phía tây bắc. Để sản xuất ra một lượng điện
năng tương đương, một ngôi nhà ở Washington sẽ cần nhiều tấm pin mặt trời
hơn ở Arizona.

Một vấn đề nữa cùng hay gặp phải. Khi trời tối, các tấm pin mặt trời không hoạt
động nữa. Nếu ngôi nhà xài điện mặt trời không nối với điện lưới, thì nó phải có
acquy hoặc một số phương thức khác để dự trữ điện năng dùng vào lúc ban đêm.


Bản đồ giờ nắng trong tháng 6 ở nước Mĩ.

21
Giá thành của các tấm pin mặt trời
Trong khi ánh sáng mặt trời có nhiều và không phải trả đồng xu nào hết, nhưng
các tấm pin mặt trời thì không rẻ đâu nhé. Mặc dù tiền điện bạn không phải chi
trả cho hệ mặt trời làm gì. Trong nhiều trường hợp ngày nay, tổng chi phí hóa ra
có thể cao hơn cả điện lấy từ lưới điện. Điều này có thể thay đổi trong tương lai,
tuy nhiên, đó là vì giá thành sản xuất điện bởi các nhà máy chạy dầu tăng lên.
Đồng thời, khi bạn sử dụng nhiều tấm pin mặt trời hơn, thì giá thành của các tấm
cũng có thể giảm xuống.
Những nhà máy điện mặt trời sản xuất những lượng lớn điện năng đòi hỏi diện
tích đất rộng lớn – và cũng đòi hỏi sử dụng rất nhiều tấm pin mặt trời đắt giá
ngày nay.




Các vấn đề môi trường
Các tấm pin mặt trời sử dụng một nguồn tài nguyên có thể hồi phục. So với các
phương pháp sản xuất điện năng khác, thì chúng rất sạch. Nhưng chúng không
hoàn hảo đâu. Bạn cần tiêu tốn năng lượng để biến silicon thành thứ có thể sử
dụng trong tế bào mặt trời. Năng lượng này thường có nguồn gốc từ việc đốt
cháy các nhiên liệu không thể hồi phục như than đá hoặc dầu mỏ. Việc đốt
nhiên liệu giải phóng các chất khí độc vào trong không khí.

Các nhà máy sản xuất tế bào mặt trời tạo ra rất ít chất thải độc hại. Tuy nhiên,
rất ít chứ không phải là không có.
Các tấm pin mặt trời dùng trong nhiều năm sẽ bị hỏng. Các chuyên gia đang
nghiên cứu các phương cách tái chế chúng.

22






Đa số điện năng sử dụng ở nước Mĩ
khai thác từ điện lưới. Thỉnh thoảng,
nhu cầu công suất hầu như cao hơn
cái điện lưới có khả năng xử lí. Cho
nên người ta có thể giải cứu bằng
cách sản xuất một phần điện năng
của riêng mình. Việc này làm giảm
áp lực tải cho lưới điện. Nhưng
không phải chỉ có thế. Việc sử dụng
một “nhiên liệu” có thể hồi phục như
ánh sáng mặt trời để sản xuất điện
còn tiết kiệm các nhiên liệu không có
khả năng hồi phục, thí dụ như dầu
mỏ hoặc than đá. Nó còn tránh được
các chất ô nhiễm sinh ra bởi việc đốt
dầu hoặc than đá.
Tất nhiên, một cách hữu hiệu nữa để
giảm việc sử dụng các nhiên liệu

không có khả năng hồi phục là sử
dụng điện tiết kiệm. Mọi người có
thể góp phần cắt giảm lượng điện
năng tiêu thụ bằng những việc làm
đơn giản như là tắt hết bóng đèn khi
rời khỏi phòng.
Xúc tiến điện mặt trời
Có các chương trình thuộc chính phủ
ở Mĩ nhằm xúc tiến việc sử dụng và
khai thác điện mặt trời. Một số người
dùng đóng thuế ít hơn. Vào năm
2006, Bộ Năng lượng Hoa Kì đã bắt
đầu “Sáng kiến Mặt trời Mĩ”.
Chương trình này hỗ trợ các nhà
khoa học nghiên cứu các biện pháp
cắt giảm chi phí của công nghệ mặt
trời. Một chương trình thuộc Bộ
Năng lượng Mĩ gọi là Ngôi nhà nước
Mĩ có nhiệm vụ xúc tiến việc sử
dụng năng lượng có thể hồi phục,
như năng lượng mặt trời chẳng hạn.
Các dự án nghiên cứu của nó đã xây
dựng hơn 40.000 ngôi nhà. Mục tiêu
của nó là một ngôi nhà “năng lượng
tự do”. Một ngôi nhà như vậy sản
xuất vừa đủ lượng điện năng mà nó
tiêu thụ.
Các cuộc đua thể thao sẽ giúp mọi
người có thêm hứng thú với điện mặt
trời. Mỗi hai hoặc ba năm một lần,

kể từ năm 2002, Bộ Năng lượng Mĩ
lại tổ chức “Hội thao Mặt trời”. Đó
là một sự kiện dành cho sinh viên
các trường đại học. Các đội tham gia
thi thiết kế, chế tạo và điều khiển
ngôi nhà được cấp điện mặt trời tối
ưu nhất.