Tế Bào Quang Điện: Sức Mạnh Nguồn Năng Lượng Mặt Trời

Tế bào quang điện là một ứng dụng giúp biến đổi nguồn năng lượng khổng lồ của mặt trời (khoảng 3.850.000 EJ/năm) thành điện năng. Đây là một phần không thể thiếu trong hệ thống năng lượng mặt trời. Vậy, bạn đã biết gì về loại tế bào công nghệ này? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé!

Tế Bào Quang Điện: Quá Trình Biến Đổi Năng Lượng Mặt Trời

Tế bào quang điện (tiếng Anh: Solar Cell) hay còn được gọi là cell pin mặt trời. Thiết bị điện này được làm từ chất liệu silicon tinh thể, với những đường dẫn kim loại trên bề mặt. Khi các electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện sẽ được đường dẫn này thu thập và biến đổi quang năng thành điện năng.

Tế bào quang điện ngày càng được sử dụng phổ biến

Lịch sử và Ứng Dụng của Tế Bào Quang Điện

Năm 1839, nhà vật lý người Pháp Edmond Becquerel đã phát hiện hiệu ứng quang điện. Tuy nhiên, phải mất 21 năm sau đó, tế bào quang điện mới được ứng dụng vào thực tế trong công nghệ vệ tinh. Cuối năm 1980, những tấm pin năng lượng mặt trời được tạo thành từ những tế bào này bắt đầu được sử dụng rộng rãi tại nhiều nơi. Trong thế kỷ 21, ứng dụng của quang điện có sự tăng trưởng mạnh do nhu cầu xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời trên toàn thế giới.

Tế bào quang điện có nhiều ứng dụng trong đời sống hiện đại như sau:

• Ứng dụng chiếu sáng, cảm biến ánh sáng.
• Thay pin cho các thiết bị điện như máy tính, đồng hồ.
• Sản xuất điện mặt trời và cung cấp năng lượng cho các nhà máy điện.
• Lắp đặt trên các phương tiện hoạt động bằng điện mặt trời.

Tế bào quang điện được ứng dụng trong điện dân dụng

Tạo Ra Tế Bào Quang Điện

Nhà công nghệ đã phát triển phương pháp tạo ra tế bào quang điện trở nên dễ dàng. Quy trình bao gồm 7 bước chính:

Bước 1: Làm sạch silicon

Silicon được làm sạch bằng cách hồ quang carbon để giải phóng oxy trong các phân tử silicon dioxide. Sau đó, silicon cần trải qua quá trình nóng chảy di động để loại bỏ hoàn toàn tạp chất và thu về silicon nguyên chất.

Bước 2: Chế tạo silicon đơn tinh thể

Tế bào quang điện được tạo thành từ những thỏi silicon – silicon đa tinh thể. Tuy nhiên, silicon thu được từ bước 1 lại là silicon đơn tinh thể. Cần tiến hành giai đoạn Czochralski để biến đổi silicon đơn tinh thể thành đa tinh thể.

Bước 3: Làm tấm silicon

Silicon đa tinh thể được cắt thành bó bằng cưa tròn kim cương. Sau đó, các bó này được sử dụng để tạo các tấm silicon tròn. Đánh bóng nhằm loại bỏ vết cưa để hoàn thiện các tấm này.

Cấu tạo các tấm của một solar cell

Bước 4: Pha tạp

Các tấm silicon được pha trộn với photpho và bo để tạo thành tế bào quang điện. Phương pháp pha tạp phổ biến nhất là bắn các ion vào tấm silicon. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa được chấp nhận hoàn toàn.

Bước 5: Đặt các tiếp điểm điện

Tiếp điểm được sử dụng để kết nối các solar cell với nhau. Phần tiếp xúc cần đảm bảo độ dày tối thiểu để ánh sáng có thể chiếu vào các tế bào này. Đồng tráng thiếc thường được đặt giữa các ô solar cell để đảm bảo hiệu suất.

Bước 6: Lớp phủ chống phản quang

Silicon nguyên chất thường có độ bóng tự nhiên, gây phản xạ khoảng 35% ánh sáng mặt trời. Lớp titanium dioxide và silicon dioxide được thêm vào để giảm thiểu hiện tượng phản quang và tăng hiệu suất.

Bước 7: Đóng gói tế bào

Các solar cell hoàn thành sau kiểm tra chất lượng sẽ được đóng gói. Chúng có thể được bảo quản trong cao su silicon hoặc ethylene vinyl acetate. Các tấm tế bào quang điện được lắp đặt trong khung nhôm bền chắc, với tấm nền thủy tinh hoặc nhựa trong suốt.

Phân Loại của Tế Bào Quang Điện

Hiện nay, có hai loại solar cell được sử dụng phổ biến trên thị trường đó là: tấm quan điện mono và poly.

Hai loại tế bào quang điện phổ biến hiện nay

Tế bào quang điện mono được làm từ chất liệu silicon đơn tinh thể, độ tinh khiết cao nên có giá thành cao hơn. Tế bào này thường có hình bát giác, với nhiều tế bào mono đơn mang đến hiệu suất tuổi thọ cao. Tấm mono hoạt động hiệu quả trong điều kiện nguồn cấp sáng yếu.

Tế bào quang điện poly được làm từ silicon đa tinh thể. Tấm poly có khả năng chịu được nhiệt độ cao, quy trình sản xuất đơn giản và giá thành rẻ hơn. Tuy nhiên, hiệu suất của tế bào poly không thể so sánh với tế bào mono.

Đáp Những Thắc Mắc Về Tế Bào Quang Điện

Để hiểu thêm về cell pin mặt trời, hãy cùng giải đáp 3 câu hỏi dưới đây:

Cảm biến quang điện là gì?
Cảm biến quang điện là một thiết bị cảm biến có khả năng phát ra chùm tia sáng dưới dạng tần số. Khi chùm tia sáng này chiếu vào vật thể, bộ thu sáng sẽ phản ứng và biến đổi ánh sáng thành tín hiệu điện.

Cảm biến quang điện trong cuộc sống

Tế bào quang điện được đo lường như thế nào?
Hiện nay, ngành công nghiệp quang điện thường sử dụng máy đo quang học để đo lường tế bào quang điện. Máy đo này có giá thành rẻ nhưng độ chính xác cao. Ánh sáng bề mặt đèn LED trong máy có thể điều chỉnh đa chiều, giúp thu được dữ liệu chất lượng cao và hạn chế sai sót.

Kim loại được dùng làm tế bào quang điện
Ngoài chất bán dẫn và các điện cực, tế bào quang điện còn được cấu tạo từ một số chất liệu khác. Nhôm là chất liệu dễ nhận thấy nhất vì được dùng làm phần khung. Nhôm được lựa chọn vì độ bền cao và thời gian sử dụng lâu dài. Xesi cũng là một kim loại quan trọng trong tế bào quang điện.

Kim loại Xesi (Cs)

Kết Luận

Đó là tất cả những thông tin cần biết về tế bào quang điện – một thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện mặt trời. Solar cell có thể được sản xuất dễ dàng trong nhà máy và kiểm soát chất lượng bằng máy đo hình ảnh tự động Micro-Vu. Nếu bạn quan tâm và muốn tìm hiểu thêm về máy đo này, hãy liên hệ với HEFC để được tư vấn chính xác và tận tình từ các chuyên gia.