Nltt baigiang4

408004
Năng lượng tái tạo
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK1

/>
Bài giảng 4

1


Ch. 2: Năng lượng mặt trời
2.5. Công nghệ chế tạo pin quang điện
2.6. Đặc tính tải của pin quang điện
2.7. Dị điểm cơng suất cực đại (MPPT)

Bài giảng 4

2


Pin quang điện tinh thể silic
Phân loại theo mức độ liên kết của nguyên tử silic với các
nguyên tử khác trong từng tinh thể:
 Đơn tinh thể (single crystal): tinh thể có kích thước > 10 cm,
cơng nghệ chiếm ưu thế
 Đa tinh thể (multicrystalline): mảng chứa đơn tinh thể kích
thước 1 mm – 10 cm
 Đa tinh thể (polycrystalline): nhiều hạt kích thước 1 m – 1
mm, như với CdTe, CuInSe2 và màng mỏng
 Vi tinh thể (microcrystalline): hạt có kích thước dưới 1 m

 Khơng định hình: khơng có khu vực chứa đơn tinh thể.
Bài giảng 4

3


Pin quang điện tinh thể silic
 Một cách phân loại khác dựa vào việc các vùng p và n được
chế tạo từ vật liệu nào.
 Nếu cùng loại vật liệu, chẳng hạn silic, pin được gọi là PV có
mối nối đồng chất.
 Nếu khác loại vật liệu thì gọi là PV có mối nối khác chất.
 Một sự khác biệt nữa là các tế bào dùng nhiều mối nối (tế
bào nối tầng), được tạo ra từ nhiều mối nối p-n, trong đó mỗi
mối nối được thiết kế để bắt giữ một phần khác nhau của
quang phổ mặt trời.
 Một số tế bào lại được chế tạo để hoạt động tốt với ánh sáng
được tập trung lại.

Bài giảng 4

4


Pin quang điện tinh thể silic

 Một cách phân loại các pin quang điện. Tỷ lệ % là thị phần
của các công nghệ vào cuối những năm 1990.
Bài giảng 4

5


Kỹ thuật Czochralski tạo silic đơn tinh thể
SiHCl3 + H2 + nhiệt  Si + 3HCl

 Từ silic nóng chảy hình thành thỏi silic, sau đó được cắt
thành tấm mỏng bằng lưỡi cắt hay dây kim cương.
Bài giảng 4

6


Kỹ thuật chế tạo điện cực

Bài giảng 4

7


Kỹ thuật chế tạo điện cực

Bài giảng 4

8


Kỹ thuật kéo tấm silic

Bài giảng 4

9


Đúc silic đa tinh thể

Bài giảng 4

10


Module silic đa tinh thể

Bài giảng 4

11


Pin quang điện màng mỏng (thin-film)
 Thực hiện bằng cách phủ một lớp màng cực mỏng các vật liệu
quang điện lên nền thủy tinh hoặc kim loại.
 Kỹ thuật màng mỏng sử dụng ít vật liệu (chỉ có độ dày cỡ m,
trong khi tinh thể silic dày đến hàng trăm m), lại không cần kết nối
các tế bào phức tạp, và đặc biệt phù hợp với kỹ thuật sản xuất
hàng loạt.
 Độ mỏng của màng cho phép ánh sáng không bị hấp thụ có thể
xuyên qua vật liệu, nhờ đó có thể phủ lên các cửa sổ, tạo ra các
loại kính vừa cung cấp ánh sáng, vừa phát điện.
 Cũng có thể tạo ra nhiều mối nối kết hợp vật liệu, để hấp thu ánh
sáng ở các dải bước sóng khác nhau, nhằm nâng cao hiệu suất.

Bài giảng 4

12


Pin quang điện màng mỏng (thin-film)

Bài giảng 4

13


Silic khơng định hình

Bài giảng 4

14


Quy trình chế tạo silic khơng định hình

Bài giảng 4

15


Silic khơng định hình nhiều mối nối

 Mỗi mối nối có năng lượng vùng cấm khác nhau, sẽ hấp thụ
các dải bước sóng khác nhau.

Bài giảng 4

16


Gallium Arsenide và Indium Phosphide
 Các hợp chất mới thường được tạo ra từ các cặp nguyên tố
ở nhóm III và nhóm V (gọi là vật liệu III-V), hoặc ở nhóm II và
nhóm VI (vật liệu II-VI).
 Ví dụ, gallium là nguyên tố thuộc nhóm III, kết hợp với
arsenic thuộc nhóm V để tạo ra vật liệu quang điện gallium
arsenide (GaAs).
 Tương tự, indium (nhóm III) và phốt-pho (nhóm V) có thể tạo
ra các tế bào indium phosphide (InP).
 Hay như vật liệu II-VI là sự kết hợp giữa cadmium (nhóm II)
và tellurium (nhóm VI) trong các tế bào CdTe (cad-telluride).
Bài giảng 4

17


Gallium Arsenide
 GaAs có năng lượng vùng cấm bằng 1,43 eV, rất gần với
mức lý tưởng là 1,4 eV. Do đó, các tế bào GaAs có thể đạt
hiệu suất khi không hội tụ là 29%.
 GaAs lại cũng không bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ, do đó
rất thích hợp cho các hệ thống hội tụ, với hiệu suất có thể
đạt 39%.
 Tuy nhiên, gallium lại là vật liệu khá hiếm, và đắt tiền. Do đó,
hiện tại GaAs chỉ thích hợp với các ứng dụng không gian,

hay các hệ thống hội tụ cỡ lớn.

Bài giảng 4

18


Cadmium Telluride
 Cadmium telluride thường chỉ được dùng để chế tạo bán dẫn
loại p, do đó thường dẫn đến vấn đề về liên kết lơ lửng khi
được kết hợp với bán dẫn loại n trên nền vật liệu khác.

Bài giảng 4

19


Copper Indium Diselenide (CIS)
 Các hợp chất được khảo sát để tìm ra
năng lượng vùng cấm tối ưu mà vẫn
tránh được sự suy giảm hiệu suất do
không tương hợp về mạng tinh thể.

Bài giảng 4

20