ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU-BỘ SẠC KHẨN CẤP

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
BINH DUONG ECONOMICS AND TECHNOLOGY UNIVERSITY


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU:
BỘ SẠC KHẨN CẤP



GIÁO VIÊN HD: VŨ THẾ ĐẢNG
SINH VIÊN:
Nguyễn Hoàng Tín D11D01A2015
Nguyễn Mạnh Linh D11D01A2024
Lê Quang Phúc D11D01A2021
SOLAR CELL
1. Giới Thiệu.

 Pin Mặt Trời là thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời
(quang năng) thành năng lượng điện (điện năng) dựa trên hiệu ứng quang điện
 Nó là một hình thức tế bào quang điện (trong đó của nó điện đặc điểm, ví dụ
như hiện tại, điện áp, hoặc kháng khác nhau khi ánh sáng là sự cố khi nó) mà
khi tiếp xúc với ánh sáng, có thể tạo ra và hỗ trợ một dòng điện mà không bị
gắn liền với bất kỳ bên ngoài nguồn điện áp.
 Một tế bào năng lượng mặt trời cũng thường được gọi là tế bào quang điện , hoặc PV-tế
bào trong ngắn hạn. Các tế bào năng lượng mặt trời nhất thương mại được tạo thành từ
một lớp silicon mỏng, được chia thành hai loại riêng biệt của chất bán dẫn bằng cách pha
một bên với bo và khác với phốt pho. Kết quả là một bên (cái gọi là N-loại chất bán dẫn )
của lớp có xu hướng tặng điện tử, trong khi phía bên kia (cái gọi là P-loại chất bán dẫn ) có
xu hướng nhận được chúng. Bề mặt mà tại đó các lớp liên lạc hai được gọi là ngã
ba (cũng:lớp cạn kiệt ). Để bảo vệ các tập hợp mong manh, một tấm kính trong suốt rắn
được đặt ở phía trước của nó. Kính này thường được bao phủ bởi một lớp phủ

antireflective để giảm thiểu thiệt hại của ánh sáng tới.

SOLAR CELL
2. Phân loại:
 Cho tới nay thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời (và cho các thiết bị bán
dẫn) là các silic tinh thể. Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3
loại:

SOLAR CELL
2. Phân loại:
 Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình
Czochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16%. Chúng thường
rất mắc tiền do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có
các mặt trống ở góc nối các module.
 Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc-đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm
nguội và làm rắn. Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên
hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che
phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.
 Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa
tinh thể, Loại này thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên loại này rẻ
nhất trong các loại vì không cần phải cắt từ thỏi silicon. Các công nghệ
trên là sản suất tấm, nói cách khác, các loại trên có độ dày 300 μm tạo
thành và xếp lại để tạo nên module.
SOLAR CELL
3. Cấu tạo:
 Để làm pin Mặt trời từ bán dẫn tinh khiết phải làm ra bán dẫn loại n và
bán dẫn loại p rồi ghép lại với nhau cho nó có được tiếp xúc p - n.
 Vật liệu xuất phát để làm pin Mặt trời silic phải là bán dẫn silic tinh
khiết. Ở dạng tinh khiết, còn gọi là bán dẫn ròng số hạt tải (hạt mang
điện) là electron và số hạt tải là lỗ trống (hole) như nhau

SOLAR CELL
3. Cấu tạo:
 Thực tế thì xuất phát từ một phiến bán dẫn tinh khiết tức là chỉ có các nguyên tử Si
để tiếp xúc p - n, người ta phải pha thêm vào một ít nguyên tử khác loại, gọi là pha
tạp. Nguyên tử Si có 4 electron ở vành ngoài, cùng dùng để liên kết với bốn
nguyên tử Si gần đó (cấu trúc kiểu như kim cương). Nếu pha tạp vào Si một ít
nguyên tử phôt-pho P có 5 electron ở vành ngoài, electron thừa ra không dùng để
liên kết nên dễ chuyển động hơn làm cho bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn
điện electron, tức là bán dẫn loại n (negatif - âm). Ngược lại nếu pha tạp vào Si
một ít nguyên tử bo B có 3 electron ở vành ngoài, tức là thiếu một electron mới đủ
tạo thành 4 mối liên kết nên có thể nói là tạo thành lỗ trống (hole). Vì là thiếu
electron nên lỗ trống mạng điện dương, bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn
điện lỗ trống, tức là bán dẫn loại p (positif -dương). Vậy trên cơ sở bán dẫn tinh
khiết có thể pha tạp để trở thành có lớp là bán dẫn loại n, có lớp bán dẫn loại p,
lớp tiếp giáp giữa hai loạị chính là lớp chuyển tiếp p - n. Ở chỗ tiếp xúc p - n này
một ít electron ở bán dẫn loại n chạy sang bán dẫn loại p lấp vào lỗ trống thiếu
electron, ở đó. Kết quả là ở lớp tiếp xúc p-n có một vùng thiếu electron cũng thiếu
cả lỗ trống, người ta gọi đó là vùng nghèo. Sự dịch chuyển điện tử để lấp vào lỗ
trống tạo ra vùng nghèo này cũng tạo nên hiệu thế gọi là hiệu thế ở tiếp xúc p - n,
đối với Si vào cỡ 0,6V đến 0,7V. Đây là hiệu thế sinh ra ở chỗ tiếp xúc không tạo
ra dòng điện được.
SOLAR CELL
4. Hoạt Động:
 Hoạt động của một (PV) tế bào quang điện yêu cầu 3 thuộc tính
cơ bản:
 Sự tách biệt giữa các hạt mang điện của các loại đối diện.
 Sự hấp thu ánh sáng, tạo ra một trong hai điện tử -lổ cặp
hoặc excition.
 Khai thác riêng biệt của những tàu sân bay để một mạch điện
bên ngoài

 Ngược lại, thu nhiệt năng lượng mặt trời thu nhiệt bằng cách
hấp thụ ánh sáng mặt trời, với mục đích hoặc làm nóng trực
tiếp hoặc gián tiếp thế hệ năng lượng điện. "Tế bào
Photoelectrolytic" ( điện hóa tê bào ), mặt khác, đề cập đến một
loại tế bào quang điện (như được phát triển bởi một trong
hai AE Becquerel và hiện đại các tế bào năng lượng mặt trời
nhuộm nhạy cảm ) hoặc một thiết bị phân tách nước trực tiếp
thành hydro và oxy chỉ sử dụng năng lượng mặt trời chiếu
sáng.
SOLAR CELL

4. Hoạt Động:
 Nhưng nếu đưa phiến bán dẫn đã tạo lớp tiếp xúc p - n phơi cho ánh sáng mặt
trời chiếu vào thì photon của ánh sáng mặt trời có thể kích thích làm cho điện tử
đang liên kết với nguyên tử bị bật ra khỏi nguyên tử, đồng thời ở nguyên tử xuất
hiện chỗ trống vì thiếu electron, người ta gọi là photon đến tạo ra cặp electron -
lỗ trống. Nếu cặp electron - lỗ trống này sinh ra ở gần chỗ có tiếp p - n thì hiệu
thế tiếp xúc sẽ đẩy electron về một bên (bên bán dẫn n) đẩy lỗ trống về một bên
(bên bán dẫn p). Nhưng cơ bản là electron đã nhảy từ miền hoá trị (dùng để liên
kết) lên miền dẫn ở mức cao hơn, có thể chuyển động tự do. Càng có nhiều
photon chiếu đến càng có nhiều cơ hội để electron nhảy lên miền dẫn.
 Nếu ở bên ngoài ta dùng một dây dẫn nối bán dẫn loại n với bán dẫn loại p (qua
một phụ tải như lèn LED chẳng hạn) thì electron từ miền dẫn của bán dẫn loại n
sẽ qua mạch ngoài chuyển đến bán dẫn loại p lấp vào các lỗ trống. Đó là
dòng điện pin Mặt trời silic sinh ra khi được chiếu sáng. Dùng bán dẫn silic tạo
ra tiếp xúc p - n để từ đó làm pin Mặt trời là một tiến bộ lớn trên con đường trực
tiếp biến ánh sáng Mặt trời thành dòng điện để sử dụng. Tuy nhiên pin Mặt trời
silic có một số hạn chế về kinh tế, kỹ thuật.

SOLAR CELL

4. Hoạt Động:
 Vật liệu xuất phát là silic tinh khiết nên rất đắt. Ban đầu là làm từ silic đơn
tinh thể dùng trong công nghệ vi điện tử, tuy chỉ là dùng đầu thừa đuôi
thẹo nhưng giá vẫn là khá cao. Đã có những cách dùng silic đa tinh thể,
silic vô định hình tuy hiệu suất thấp hơn nhưng bù lại giá rẻ hơn. Nhưng
xét cho cùng thì vật liệu silic sử dụng phải là tinh khiết nên giá thành rẻ
hơn không nhiều
 Đối với silic, để đưa electron từ miền hoá trị lên miền dẫn phải tốn năng
lượng cỡ 1,1 eV. Vậy năng lượng của photon đến phải bằng hoặc cao
hơn 1,1eV một chút là đủ để kích thích eletron nhảy lên miền dẫn, từ đó
tham gia tạo thành dòng điện của pin Mặt trời. Photon ứng với năng
lượng 1,1 eV có bước sóng cỡ 1 m tức là hồng ngoại. Vậy photon có các
bước sóng lục, lam, tử ngoại là có năng lượng quá thừa thãi để kích
thích điện tử của Si nhảy lên miền dẫn. Do đó pin Mặt trời Si sử dụng
lãng phí năng lượng Mặt trời để biến ra điện.
MÁY PHÁT ĐIỆN
1. Khái niệm
 Một máy phát điện là một thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học để năng
lượng điện .Một máy phát điện buộc dòng điện chảy qua một bên
ngoài mạch . Nguồn gốc của năng lượng cơ học có thể là một chuyển
động qua lại hoặc tua bin động cơ hơi nước , nước rơi xuống thông qua
một tuốc bin hoặc bánh xe nước , một động cơ đốt trong, một tua bin gió ,
một tay quay , khí nén, hoặc bất kỳ nguồn nào khác của cơ năng.
MÁY PHÁT ĐIỆN
2. Cấu tạo
 Một máy phát điện ở dạng cơ bản bao gồm một nam châm mạnh mẽ lĩnh
vực giữa các cực trong đó một dây dẫn phù hợp, thường ở dạng của một
cuộn dây (phần ứng), được quay. Các đường lực từ được cắt bởi các
cuộn dây quay, mà gây ra một dòng điện chạy qua dây dẫn. Năng lượng
cơ học quay được do đó chuyển đổi thành dòng điện trong phần ứng.

 Máy phát điện hiện tại ngày làm việc trên nguyên tắc được mô tả bởi vật
lí người Anh Michael Faraday vào năm 1830, là một lực điện được phát
triển trong một dây dẫn khi nó được di chuyển trong một từ trường . Máy
phát điện có quyền hạn đèn trên một chiếc xe đạp là một ví dụ của một
phát, có nghĩa là, nó tạo ra dòng điện xoay chiều (AC).
MÁY PHÁT ĐIỆN

LITHIUM
1. Khái Niệm
 Pin lithium được sử dụng một lần ( chính ) pin lithium kim loại hoặc các
hợp chất lithium làm cực dương . Họ nổi bật so với các loại pin khác
trong mật độ điện tích cao (tuổi thọ) và chi phí cao trên một đơn vị. Tùy
thuộc vào thiết kế và các hợp chất hóa học được sử dụng, các tế bào
lithium có thể sản xuất điện áp từ 1,5 V (so sánh với một kẽm-
cacbon hoặc pin kiềm ) để khoảng 3,7 V.
 Bằng cách so sánh pin lithium-ion là pin có thể sạc lại , trong
đó lithilum ion di chuyển giữa các cực dương và cực âm, cách sử dụng
một xen lithium hợp chất như các điện cực nguyên liệu thay vì pin
lithium kim loại được sử dụng trong pin lithium.
 Pin lithium được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm như thiết bị điện
tử tiêu dùng di động. Nâng cao 36V, 48V và pin Lithium 72V có thể
được sử dụng cho các hệ thống tốc độ thấp cho các ứng dụng giải trí
như xe golf điện hoặc cho xe điện tiện ích, bao gồm cả nhiệm vụ nặng
nề xe điện như xe đẩy săn bắn.
LITHIUM
Pin lithium kim loại

Pin lithium ion
LITHIUM
2. Cấu Tạo

 Pin lithium-ion (còn gọi là Li-ion), trong đó bao gồm 2 phần chính là
một cặp điện cực và các chất điện phân ở giữa. Nguyên liệu để sản
xuất cặp điện cực cũng khác nhau, có thể là lithium, than chì, thậm chí
là các dây nano, nhưng tất cả đều phải dựa vào tính chất hóa học của
lithium.

LITHIUM
2. Cấu Tạo
 Đây là một kim loại kiềm, do đó nó có xu hướng dễ kết hợp với các
nguyên tố khác. Lithium tinh khiết có thể bắt lửa trong không khí, do đó
loại lithium sử dụng trong pin điện thoại là một hợp chất an toàn hơn có
tên là lithium cobalt oxit.
 Lithium ion là loại pin phổ biến nhất vị nó có thể lưu giữ được nhiều năng
lượng nhất trong không gian nhỏ. Tuy nhiên, loại pin này cũng có một
nhược điểm, đó là dễ gây ra cháy nổ trong khi sạc.
 Công suất của pin được đo bằng miliampe/giờ (mAh). Ví dụ, một cục pin
có dung lượng 1.000 mAh có thể cung cấp 1.000 miliampe trong 1 giờ.
 Tuy nhiên, thời lượng sử dụng trên thực tế sẽ phức tạp hơn đôi chút bởi
lượng điện năng một thiết bị sử dụng thay đổi từng phút, tùy thuộc vào
những tác vụ nó thực hiện. Nếu màn hình của smartphone luôn sáng,
chip xử lý hoạt động nhiều, nó sẽ tiêu tốn nhiều điện năng hơn. Do đó,
các nhà sản xuất thường khuyến cáo người dùng nên sử dụng một ứng
dụng để đo lượng điện năng tiêu thụ và tình trạng pin trên thiết bị của
bạn.
LITHIUM
2. Cấu Tạo
 Bởi pin lithium ion có xu hướng phát nổ khi dòng điện vào quá nhanh,
nó cần phải được kiểm soát. Các nhà sản xuất đảm bảo độ an toàn
của nó bằng việc, tạo ra bộ kiểm soát sạc để quản lý dòng electron
chạy qua các điện cực trong khi sạc. Do đó, mỗi cục pin đều có một

chiếc máy tính nhỏ bên trong, ngăn không cho nó sạc quá nhanh hoặc
quá chậm.
 Một pin Li-ion bao gồm
 Một cấu trúc xoắn ốc,
 cuộn lại tấm mỏng
 Lithium oxit trên một loại polymer dẫn điện carbon đặc trưng bởi hốc
nhỏ
 Một cực âm có chứa lithium trong vật liệu cấu trúc lưới (thường oxit)
 Vi hốc

LITHIUM
2. Cấu Tạo
 Họ có năng lượng cao tỷ lệ trọng lượng, và không có hiệu ứng nhớ.
LITHIUM
3. Ứng Dụng
 Pin lithium tìm thấy ứng dụng trong nhiều cuộc sống lâu dài, các thiết
bị quan trọng, chẳng hạn như máy tạo nhịp tim nhân tạo và các thiết bị
điện tử y tế cấy ghép khác. Các thiết bị này sử dụng pin lithium-iốt
chuyên ngành thiết kế để kéo dài trong 15 năm trở lên. Nhưng cho
khác, ứng dụng ít quan trọng như trong đồ chơi , pin lithium có thể
thực sự tồn tại lâu hơn các thiết bị. Trong trường hợp này, một pin
lithium đắt tiền có thể không hiệu quả.
 Pin lithium có thể được sử dụng thay cho bình thường tế bào
kiềm trong nhiều thiết bị, chẳng hạn như đồng hồ và máy ảnh . Mặc dù
họ là tốn kém hơn, các tế bào lithium sẽ cung cấp cho cuộc sống lâu
hơn nhiều, do đó giảm thiểu thay thế pin. Tuy nhiên, phải chú ý đến
điện áp cao hơn được phát triển bởi các tế bào lithium trước khi sử
dụng chúng như là một thả thay thế trong thiết bị thường sử dụng các
tế bào kẽm thông thường.
LITHIUM

3. Ứng Dụng
 Pin lithium cũng chứng minh có giá trị trong các ứng dụng trong hải
dương học. Trong khi các gói pin lithium là đáng kể đắt hơn gói hải
dương học tiêu chuẩn, họ nắm giữ đến ba lần công suất của gói
kiềm. Chi phí cao của dịch vụ thiết bị đo đạc hải dương học từ xa
(thường là bằng tàu) thường biện minh cho chi phí cao hơn này.

MẠCH SẠC PIN
1. NHU CẦU THỰC TẾ
 Các loại sạc pin,sạc pin đa năng trên thị trường thường có công suất cố
định chuyên dụng cho 1 loại pin(như sạc đi kèm pin) hoặc sạc đa năng
nhưng vẫn chỉ là tạo ra dòng điện cố định,nên không linh hoạt là trong
nhiều trường hợp rất có hại cho pin
 Pin Lithium có dung lượng rất cao,và rất phổ biết hiện nay,tuy nhiên việc
sạc và sử dụng pin loại này có những yêu cần nghiêm ngặt hơn rất nhiều
so với các loại khác như Ni-Cd với điện áp đặp vào pin tối đa là
4,2V,dòng điện sạc bắt buộc phải dưới 1C và trong khoảng 0.8C(1C nghĩa
là pin 1000mA thì sạc với dòng 1A,0.5C là sạc với dòng 0.5A).Tuy nhiên
pin dung lượng càng lớn thì sạc phải càng lâu hơn và dao động trong
khoảng từ 2-4h.Đặc điểm này thì sạc đa năng không thể làm được vì nó
có dòng cố định và công suất khá nhỏ không sạc được pin dung lượng
lớn
 Mạch sử dụng các VDK hoặc các IC chuyên dụng cho phép sạc chuẩn,có
khả năng tùy biến cao và cho phép thêm các tính năng thông minh.Trong
khi đó các loại mạch chỉ sử dụng các linh kiện tương tự dù tốt đến đâu
cũng không đảm bảo được
MẠCH SẠC PIN
2. ĐẶC ĐIỂM MẠCH SẠC
 Sử dụng vi điều khiển Atmega 8,Mạch rất đơn giản, có thể làm mạch in
với kích thước khoảng 5x5 cm.Ở đây mình sử dụng KIT ATmega8 và

mạch điều khiển dòng điện riêng
 Sử dụng ADC để đo dòng điện và điện áp sạc,dùng DAC để điều tự
khiển (không dùng băm xung vì sẽ tạo ra dòng tức thì rất lớn gây hỏng
pin),điều khiển thông qua tran công suất.
 Hiện mạch này mới hoàn thành chức năng sạc với dung lượng nhập
vào,chức năng động xác định dung lượng pinvà đo dung lượng thực
mình vẫn đang tối ưu,sẽ up lên trong thời gian tới.Do ứng dụng này là đo
lường chính xác nên cần nhiều thời gian để tối ưu.
MẠCH SẠC PIN
3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH
MẠCH SẠC PIN
4. MẠCH NGUYÊN LÝ
 Phần mạch DAC các bạn có thể dùng mạch này hoặc dùng
DAC0808,mình thì thấy DAC0808 có nhiều ưu điểm hơn nhưng khá
khó sử dụng và yêu cầu điện áp làm việc khá cao.Trong khi đó bộ DAC
dưới đây hoạt động khá đơn giản,dễ tùy tỉnh,các bạn có thể sử dụng
bộ này cho các ứng dụng điều khiển khác.Các bạn chú ý là 2 trở R4 và
R5 là trở sứ công suất ít nhất là 5W.
MẠCH SẠC PIN
5. HOẠT ĐỘNG
 Mạch có 2 giai đoạn sạc pin:
 Trạng thái Sạc bình thường (Normal charge state): ở chế độ này, bộ sạc
cung cấp dòng điện sạc không vào pin,là khi dung lượng pin ở mức
khoảng dưới 80%
 Trạng thái sạc tự do (Floating charge state): Khi pin gần đầy (cỡ khoảng
80%) bộ sạc sẽ giảm cường độ dòng sạc thấp đi cho đến khi pin đầy.
 Trong các mạch sạc thông thường sẽ có thêm trạng thái thứ 3 là sạc hạn
chế khi pin đã đầy.Thực chất quá trình này là giữ cho pin luôn ở mức
đầy,tuy nhiên vì lý do này,sau khi sạc xong,pin sẽ ở trạng thái bị ép điện
áp không có lợi,đặc biệt là để lâu.Trong mạch của mình thì mình đã lập

trình bỏ qua giai đoạn này,và chỉ để pin sạc đến 98% thì sẽ ngắt hoàn
toàn.Nhờ đặc điểm này,các bạn có thể để pin thoải mái mà ko sợ bị
hại,dù có sạc qua đêm.Chỉ khi nào tháo pin ra và lắp lại thì pin mới được
sạc lại thôi.Một chú ý khác là theo khuyến cáo của các nhà sản xuất thì
không nên sạc đầy pin hoặc đặt vào 2 đầu pin điện áp quá cao,trên 4,2
Vol.