Đèn sân vườn sử dụng năng lượng mặt trời

LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng đang ngày càng đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống
con người chúng ta. Chính vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các nguồn
năng lượng khác (như: dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác, dễ truyền tải
đi xa, hiệu suất cao) mà ngày nay điện năng được sử dụng hết sức rộng rãi trong
mọi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ,...cho đến phục vụ đời sống sinh hoạt hằng
ngày của mỗi gia đình. Có thể nói rằng ngày nay không một quốc gia nào trên
thế giới không sản xuất và tiêu thụ điện năng, và trong tương lai thì nhu cầu của
con người về nguồn năng lượng đặc biệt này sẽ tiếp tục được năng cao.
Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa
nên nhu cầu sử dụng điện năng trong tất cả các lĩnh vực ngày càng tăng. Vì vậy
năng lượng điện có vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và ổn
định chính trị xã hội.Với tính ưu việt đó điện năng được sử dụng rộng rãi, không
thể thiếu trong sinh hoạt và sản xuất. vì vậy khi xây dựng một nhà máy, một khu
công nghiệp hay một tòa nhà cao tầng thì vấn đề xây dựng một hệ thống điện để
cung cấp điện năng cho các tải tiêu thụ là không thể thiếu được.
Ngày nay các nguồn năng lượng sơ cấp đang có nguy cơ bị suy kiệt, do con
người càng ngày có nhu cầu sử dụng điện càng cao nên việc khai thác các tài
nguyên sơ cấp cũng nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho con người sử dụng.
Mà hầu như các quy trình chuyển nguồn năng lượng sơ cấp này sang điện năng
thương gây ô nhiễm môi trường. Do đó năng lượng Mặt trời là nguồn năng
lượng sạch có thể sử dụng trong tương lai.
Trên cơ sở đó và được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Bá Thành thực hiện
thiết kế đèn sân vườn cảm biến ánh sáng sử dụng năng lượng mặt trời.

1


Mục Lục

Mục lục Hình

2


Mục lục Bảng

3


Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được phát ra hay cung cấp bới một
nguồn xác định và nguồn đó là mặt trời. Và chính ánh sáng mặt trời đã mang lại
cho con người sự sống cần thiết nhất, hơn thế nữa đó là một nguồn năng lượng
vô hạn, vô tận và có thể sử dụng lâu dài nếu chúng ta biết cách khai thác và sử
dụng nó.
Nói cách khác là nguồn năng lượng mặt trời sẽ được hấp thụ vào các tấm pin
nang luong mặt trời do các công ty nước ngoài sản xuất rồi được chuyển hóa
thành nhiều dạng năng lượng cụ thể như: quang năng, nhiệt năng.
Khác với các nguồn năng lượng khác cần đến nguyên liệu như gió, nước,
than …. được sử dụng để chuyển hóa thành điện năng thông qua các nhà mày
thủy điện, nhiệt điện, tuy nhiên các nguồn nguyên liệu này là có hạn. Năng
lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô hạn và là một nguồn năng lượng tái tạo
được. Đây là nguồn năng lượng lâu dài, hữu ích cho con người trong tương lai.
Mặt khác nếu các sản phẩm, vật dụng trong gia đình, công ty bạn đều sử
dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời thì nó sẽ góp phần giảm tải việc quá tải
điện năng cho cả nước, sẽ giảm bớt được các đợt cách điện luân phiên, định kỳ
của nhà máy điện.
Rất dễ lắp đặt, sử dụng và không chiếm nhiều diện tích, đơn giản bạn chỉ cần
lắp đặt các tấm pin mặt trời trên nóc nhà kèm theo thiết bị điều khiển hệ thống

này.
Việc bảo dưỡng các tấm pin này rất ít khi xảy ra, khi sử dụng không gây ồn
ào. Đặc biệt, đây là một nguồn năng lượng xanh, thân thiện với môi trường.
4


Không thải ra các khi cacbon hay bất cứ 1 loại khí nào gây hại cho môi trường
và con người trong quá trình tạo ra điện. Và đây được coi là nguồn năng lượng
sạch tốt nhất của thiên nhiên ban tặng cho con người.
Một điểm đáng chú ý khác là giá than, khí thiên nhiên và dầu mỏ và nhiên
liệu hóa thạch khác có xu hướng tăng liên tục còn năng lượng mặt trời là hoàn
toàn miễn phí.
Một điểm đáng chú ý khác là giá than, khí thiên nhiên và dầu mỏ và nhiên
liệu hóa thạch khác có xu hướng tăng liên tục còn năng lượng mặt trời là hoàn
toàn miễn phí.
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm bóng đèn điện sáng, làm
nóng nước và cũng để vận hành các thiết bị điện khác có trong nhà ở, văn phòng
của bạn.
Tóm lại, những lợi ích, ưu điểm mà nguồn năng lượng mặt trời mang lại cho
con người là vô cùng hữu ích và rất cần thiết cho cuộc sống chúng ta…Và nó là
một nguồn năng lượng sạch có thể nói là duy nhất và tốt nhất.
Thiết kế đèn tự động thắp sáng khi trời tối đặt tại sân vườn không cần đi dây
điện. Không tốn tiền điện, đèn tự nạp điện bằng pin năng lựơng mặt trời, có mắt
cảm ứng tự động bật khi trời tối. Đèn thông minh, tiết kiệm điện và an toàn
tuyệt đối cho người sử dụng.
1.2 Khảo sát đề tài liên quan.
Tên đề tài
Đèn cảm biến ánh
sáng tự động bật
đèn khi trời tối

Tác giả
Vũ Đức Toàn
(ĐHSPKT
Tp.HCM )

Nội dung đề tài
Thời gian
Đèn cảm biến tự sáng khi 6/9/2016
trời tối và tắt khi trời sáng
dùng nguồn 220V

Đèn bật tắt tự
động và tự sạc

Ninh Văn Thạch

Đèn cảm biến ánh sáng 13/6/2016
sử dụng pin mặt trời

Đèn tự động thắp
sáng khi trời tối

( Cao Đẳng nghề
Số 1 Bộ Quốc
Phòng )
Huỳnh Minh Phú

Đèn cảm biến ánh sáng
23/10/2014

sử dụng pin ác quy nguồn
thắp sáng
5


Đèn sân vườn thắp Nguyễn Văn Bền
sáng bằng năng
( ĐH Tiền Giang )
lượng mặt trời

Đèn cẳm biến ánh sáng 11/9/2016
sử dụng Pin mặt trời thắp
sáng sử dụng trong sân
vườn

1.3 Phương pháp nghiên cứu
- Đọc phân tích tài liệu.
- Mô hình, mô phỏng.
1.4 Nội dung đề tài
Chương 1: GIỚI THIỆU
Chương 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSIM
Chương 3: KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Chương 4: THIẾT KẾ ĐÈN SÂN VƯỜN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI
Chương 5: THI CÔNG

6


Chương 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSIM

2.1 Giới thiệu chung
PSIM là phần mềm mạch do hãng Powersim Inc. Một trong các nhà sản xuất
các thiết bị dạy học nổi tiếng viết và đưa ra thị trường. Đây là phần mềm không
chỉ mạnh trong học tập, giảng dạy mà còn là tài liệu cơ bản cho các kỹ sư khi
nghiên cứu, phân tích, khai thác mạch điện tử công suất, các mạch điều khiển
tương tự và số, cũng như trong hệ truyền động xoay chiều (AC), một chiều
(DC).
Phần mềm Psim bao gồm
•
•

PSIM simulator: trình mô phỏng mạch nguyên lý (cho kết quả có đuôi là *.txt).
SIMVIEW: trình vẽ dạng sóng kết quả mô phỏng, phân tích sóng
Thông thường PSIM Sẽ gồm có mạch động lực và mạch điều khiển.
Mạch động lực bao gồm các van bán dẫn công suất, các phần tử RLC, máy
biến áp lực và cuộn cảm san bằng.Mạch điều khiển sẽ được biểu diễn bằng các
sơ đồ khối, bao gồm cả các phần tử trong miền S, miền Z, các phần tử logic (ví
dụ như các cổng logic,flip-flop) và các phần tử phi tuyến (ví dụ bộ chia). Các
phần tử cảm biến sẽ đo các giá trị điện áp, dòng điện trong mạch lực để đưa các
tín hiệu đo này về mạch điều khiển. Sau đó mạch điều khiển sẽ cho các tín hiệu
đến bộ điều khiển chuyển mạch để điều khiển quá trình đóng cắt các van bán
dẫn trong mạch lực.
Giao diện của Psim

7


Hình 2. 1: Giao diện Psim
2.2 Giới thiệu về Tool Renewable Energy
Công cụ này cung cấp một loạt các mô hình về hệ thống pin mặt trời, năng

lượng gió. Tất cả được thiết kế để cho phép mô phỏng và phân tích 1 cách
nhanh chóng và chính xác. Trong Renewable Energy có: Solar Module
(Physical model), Solar Module (Functional model) và Wind Turbine.
2.2.1 Mô phỏng năng lượng mặt trời
Thông số solar module (Functional model)
Open Circuit Voltage Voc
Voltage measured when the solar cell
terminals are open circuit, in V.
Điện áp hở mạch
Short Circuit Current Isc

Được đo khi hai đầu pin để hở (V).
Current measured when the solar cell
terminals are short circuit, in A.

Dòng ngắn mạch
Maximum Power Voltage Vm

Dòng cực đại khi pin ngắn mạch (A)
Solar cell terminal voltage when the output
power is at the maximum, in V

Điện áp tối đa Vm
Maximum Power Current Im

Điện áp tối đa ở đầu ra (V)
Solar cell terminal current when the output

Dòng điện cực đại Im

power is at the maximum, in A
Dòng điện tối đa do được ở đầu (A)

8


Hình 2. 2: Thông số solar module (Functional model)
Thông số solar module (physical model)
Number of Cells Ns

Number of cells Ns of the solar module. A solar module
consists of Ns solar cells in series.

Số lượng pin Ns
Standard Light

Số lượng pin có trong môdun.
Light intensity S0 under the standard test conditions, in

Intensity S0

W/m2. The value is normally 1000 W/m2 in manufacturer
datasheet.

Cường độ ánh sáng

Cường độ ánh sáng S0 theo các điều kiện kiểm tra chuẩn,

chuẩn S0

tính bằng W / m2. Giá trị thông thường là 1000 W / m2

trong bảng dữ liệu của nhà sản xuất.
Ref. Temperature Tref Temperature Tref under the standard test conditions, in oC
Nhiệt độ

Nhiệt độ chuẩn theo các điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn,

Series Resistance Rs

(Oc) .
Series resistance Rs of each solar cell, in Ohm

Dòng kháng Rs
Điện kháng Rs của mỗi pin mặt trời, (Ohm).
Shunt Resistance Rsh The shunt resistance Rsh of each solar cell, in Ohm
Điện trở suất Rsh
Short Circuit Current

Điện trở suất của mỗi pin mặt trời (Ohm).
Short circuit current Isc0 of each solar cell at the reference

Isc0

temperature Tref, in A
9


Dòng ngắn mạch Isc0 Dòng ngắn mạch của mỗi pin mặt trời tại nhiệt độ chuẩn
Tref, (A).

Saturation Current Is0 Diode saturation current Is0 of each solar cell at the
reference temperature Tref, in A
Dòng điện bão hòa Is0 Diode bão hòa hiện tại Is0 của mỗi tế bào năng lượng mặt
Band Energy Eg

trời tại nhiệt độ tham chiếu Tref, (A)
Band energy of each solar cell, in eV. It is around 1.12 for
crystalline silicon, and around 1.75 for amorphous silicon.

Dãy năng lượng

Năng lượng của mỗi tế bào năng lượng mặt trời, ở eV. Nó
là khoảng 1,12 cho silic tinh thể, và khoảng 1,75 cho silic

Ideality Factor A

vô định hình.
Ideality factor A of each solar cell, also called emission
coefficient. It is around 2 for crystalline silicon, and is less
than 2 for amorphous silicon.

Yếu tố lý tưởng

Một yếu tố lý tưởng A của mỗi tế bào năng lượng mặt trời,
còn gọi là hệ số phát thải. Nó khoảng 2 đối với silic tinh

Temperature

thể, và nhỏ hơn 2 đối với silicon vô định hình.
Temperature coefficient Ct, in A/C or A/K

Coefficient Ct
Hệ số nhiệt độ Ct
Coefficient Ks

Hệ số nhiệt độ Ct, trong A / C hoặc A / K .
Coefficient Ks that defines how the light intensity affects
the solar cell temperature.

Hệ số Ks

Xác định cường độ ánh sáng tác động đến nhiệt độ của pin
mặt trời.

Công thức tính trong Solar module

10


Hình 2. 3: Thông số solar module (physical model)
Mô phòng kiểm tra dòng điện của pin mặt trời: Solar Modules Combined
into One Block ( Mô-đun năng lượng mặt trời kết hợp thành một khối )

B1: Mở PSIM chọn Pin Mặt trời mở Element – Power – Renewable
Energy – Solar Modunle ( Physical model )

11


Hình 2. 4: Chọn Pin mặt trời

B2: Chọn nguồn DC mở Source – voltage – Grounded DC ( circle )

Hình 2. 5: Chọn nguồn DC
B3: Chọn linh kiện và thiết bị đo trên thanh công cụ ở phía dưới

12


Hình 2. 6: Chọn linh kiện và thiết bị đo

Hình 2. 7: Chọn Label
B4: Nối dây cho linh kiện chọn Wire trên thanh công cụ phía trên

Hình 2. 8: Nối dây
B5: Sửa tên và thông số bằng cách nhấp đúp chuột vào linh kiện.
13


Hình 2. 9: Sửa thông số nguồn DC

Hình 2. 10: Sửa thông số Triangualar
B6: Để mô phỏng mạch vào Simulation Control sau đó sửa thông số
chọn Run Simulation hiện bảng Properties chọn mục cần hiện rồi nhấn
ADD

Hình 2. 11: Mô phỏng bằng Simulation Control

14

Hình 2. 12: Sửa thông số trong bảng Simulation Control

Hình 2. 13: Chạy mô phỏng bằng Run Simulation

Hình 2. 14: Bảng Properties

15


Hình 2. 15: Bảng đặc tuyến miền

16


Chương 3: KHAI THÁC NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
3.1 Gới thiệu năng lượng Mặt Trời
Mặt Trời là một khối cầu có đường kính khoáng 1,4 triệu km với thành phần
gồm các khí có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ bên trong Mặt Trời đạt đến gần 15
triệu độ, với áp suất gấp 70 tỷ lần áp suất khí quyển của Trái Đất. Đây là điều
kiện lý tưởng cho các phản ứng phân hạch của các nguyên tử hydro. Bức xạ
gamma từ các phản ứng phân hạch này, trong qua trình được truyền từ tâm Mặt
Trời ra ngoài, tương tác vơi các nguyên tố khác bên trong Mặt Trời và chuyển
thành bức xạ có mức năng lượng thấp hơn, chủ yếu là ánh sáng và phần nhiệt
của phổ năng lượng. Bức xạ điện từ này, với phổ năng lượng trải dài từ cực tím

đến hồng ngoại, phát ra không gian ở mọi hướng khác nhau.
Hình 3. 1: Bức xạ Mặt Trời
Mỗi giây, Mặt Trời phát ra một khối năng lượng khổng lồ vào Thái Dương
Hệ, tuy nhiên chỉ một phần rất nhỏ tổng lượng bức xạ đến được Trái Đất. Tuy
nhiên, phần năng lượng này vẫn được xem là rất lớn, vào khoảng 1.367

17


MW/m2 ở ngoại tầng khí quyển của Trái Đất. Một phần lớn bức xạ Mặt Trời
phản xạ lại về không gian trên bề mặt các đám mây. 99% bức xạ Mặt Trời chiếu

xuống bề mặt Trái Đất chuyển thành nhiệt và sau đó tỏa nhiệt lại về không gian.
Chỉ cần một phần nhỏ năng lượng Mặt Trời được sử dụng thì có thể đáp ứng
được nhu cầu về năng lượng của thế giới
Hình 3. 2: Bức xạ Mặt Trời đến Trái Đất

18


Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt trời, đã được khai thác
bởi con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát
triển hơn bao giờ hết. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng
lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu
hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng
lượng mặt trời có sẵn được sử dụng.

Hình 3. 3: Bức xạ Mặt Trời
Trái Đất nhận được 174 petawatts (PW) của bức xạ mặt trời đến (sự phơi
nắng) ở phía trên không khí. Khoảng 30% được phản xạ trở lại không gian trong
khi phần còn lại được hấp thụ bởi các đám mây, đại dương và vùng đất. phổ của
ánh sáng năng lượng mặt trời ở bề mặt của Trái Đất là chủ yếu lây lan qua nhìn
thấy được và cận hồng ngoại phạm vi với một vai nhỏ trong các cận tử ngoại
Sử dụng điện bị ảnh hưởng rất nhiều bởi khí hậu, địa lý và kinh tế, làm cho
nó khó có thể khái quát từ các nghiên cứu đơn lẻ
3.2 Điện Mặt Trời

Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện.
Sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Một
19


phần danh sách các ứng dụng năng lượng mặt trời sưởi ấm không gian và làm
mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống và khử
trùng, chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, nước nóng năng lượng mặt trời, nấu
ăn năng lượng mặt trời, và quá trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp
purposes. Để thu năng lượng mặt trời, cách phổ biến nhất là sử dụng tấm năng
lượng mặt trời.
Công nghệ năng lượng mặt trời được mô tả rộng rãi như là hoặc năng lượng
mặt trời thụ động hoặc năng lượng mặt trời chủ động tùy thuộc vào cách chúng
nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt trời. Kỹ thuật năng lượng
mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng các tấm quang điện và năng lượng mặt
trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động
bao gồm các định hướng một tòa nhà về phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối
lượng nhiệt thuận lợi hoặc tài sản ánh sáng phân tán, và thiết kế không gian lưu
thông không khí tự nhiên.
Hai phương pháp phổ biến dùng để thu nhận và trữ năng lượng Mặt Trời là
phương pháp thụ động và phương pháp chủ động. Phương pháp thụ động sử
dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong cấu trúc và vật liệu của các công trình
xây dựng. Phương pháp chủ động sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu bức xạ
nhiệt và sử dụng các hệ thống quạt và máy bơm để phân phối nhiệt. Phương
pháp thụ động có lịch sử phát triển dài hơn hẳn, trong khi phương pháp chủ
động chỉ mới được phát triển chủ yếu trong thế kỷ 20.
Hai ứng dụng chính của NLMT là:
+ Nhiệt Mặt Trời: chuyển bức xạ Mặt Trời thành nhiệt năng, sử dụng ở các
hệ thống sưởi, hoặc để đun nước tạo hơi quay turbin điện.
+ Điện Mặt Trời: chuyển bức xạ Mặt Trời (dưới dạng ánh sáng) trực tiếp

thành điện năng (hay còn gọi là quang điện-photovoltaics)
20


Hai dạng hệ thống dân dụng sử dụng NLMT phổ biến nhất hiện nay là hệ
thống sưởi nhiệt Mặt Trời và hệ thống Quang Điện cá nhân. Các hệ thống khác
bao gồm: hệ thống đun nước Mặt Trời, máy bơm NLMT, và Điện MT dùng tại
các trạm TT
3.2.1 Giới thiệu Pin Mặt Trời
Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel)
bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên
bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến
đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Cường độ dòng điện, hiệu điện
thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu
lên chúng. Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời
(thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời). Tế bào
quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân
tạo. Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (vd cảm biến hồng ngoại),
hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh
sáng.
Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện. Hoạt động của pin
mặt trời được chia làm ba giai đoạn:
•

Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành
các cặp electron-hole trong chất bán dẫn.

•

Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng

điện.

•

Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại
chất bán dẫn khác nhau (p-n junction). Hiệu ứng này tạo nên hiệu điện
thế của pin mặt trời.

21


Hiệu quả của Pin Mặt Trời phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất chuyển đổi ánh
sáng thành điện năng của phiến pin Mặt Trời. Chỉ có ánh sáng Mặt Trời với mức
năng lượng nhất định mới có thể chuyển đổi một cách hiệu quả thành điện năng,
chưa kể đến một phần lớn lượng ánh sáng bị phản chiếu lại hoặc hấp thu bởi vật
liệu cấu thành phiến pin. Do đó, hiệu suất tiêu biểu cho các loại pin Mặt Trời
thương mại hiện nay vẫn tương đới thấp, khoảng 15% (tương đương với 1/6 bức
xạ Mặt Trời chiếu đến pin được chuyển thành điện). Hiệu suất thấp dẫn đến việc
đòi hỏi tăng diện tích lắp đặt để đạt được công suất đưa ra, tức là tăng giá thành
sản xuầt. Do đó, mục tiêu hành đầu hiện nay của ngành công nghiệp ĐMT là
tăng hiệu quả Pin và giảm giá thành trên đơn vị phiến pin.

Hình 3. 4: Pin Mặt Trời

22


Hình 3. 5: Quang phổ Mặt Trời và hiệu suất chuyển hóa quang điện.
 Hiệu suất của Pin Mặt Trời

Hiệu suất tối đa của phần lớn pin MT hiện nay trên thị trường là 15%, tức là
chỉ có 15% ánh nắng Mặt Trời được Pin Mặt Trời chuyển thành điện. Mặc dù
trên lý thuyết, hiệu suất tối đa của pin Mặt Trời có thể đạt đến 32,3%, trên thực
tế hiệu suất thấp hơn một nửa giá trị lý thuyết, và con số 15% không được các
ngành công nghiệp năng lượng xem là mang lại lợi ích kinh tế ... Các tiến bộ kỹ
thuật gần đây cho phép tạo ra trong phòng thí nghiệm các tế bào quang điện đạt
23


hiệu suất tới 44.4%. Các pin Mặt Trời dạng này vẫn còn phải qua các thử
nghiệm trong điều kiện thực tế. Nếu thử nghiệm thành công trong các môi
trường thử nghiệm khắc nghiệt trong tự nhiên, các pin Mặt Trời dạng này sẽ
được xem là mang lại lợi ích kinh tế cụ thể và do đó việc phát triển điện Mặt
Trời qui mô lớn là có tính khả thi về mặt kinh tế.

Hình 3. 6: Hiệu suất các loại vật liệu tinh thể dùng trong sản xuất phiến pin
quang điện
 Phân loại

24


Pin Mặt trời từ tinh thể silic là loại pin mặt trời phổ biến nhất hiện nay,
pin mặt trời silic có 3 loại như sau:
- Một tinh thể hay tinh thể đơn (module) sản xuất dựa trên quá trình
Czochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16%. Chúng thường rất
đắt tiền do được cắt từ các thỏi silic hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt
trống ở góc nối các module.

Hình 3. 7: Cấu tạo pin Mặt Trời Silic

Tuy nhiên pin Mặt trời silic có một số hạn chế về kinh tế, kỹ thuật.
+ Vật liệu xuất phát là silic tinh khiết nên rất đắt.
+ 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.
- Pin Mặt trời nhạy cảm chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell)
25