Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện

Tế bào quang điện là một thành phần chính ở trong tấm pin năng lượng mặt trời. Những tấm pin năng lượng mặt trời được hình thành từ nhiều phần tử được kết nối lại với nhau. Những phần tử này cũng đã hình thành nên quang điện và chúng cũng đã hoạt động để hấp thụ được ánh nắng mặt trời và cũng chuyển hóa thành điện năng. Hãy theo dõi bài viết dưới đây để giải thích rõ tế bào quang điện là gì?

Cấu tạo của tế bào quang điện
Cấu tạo của tế bào quang điện

Tế bào quang điện là gì?

Tế bào quang điện hay còn gọi là pin quang điện (PV) là những phần tử bán dẫn hoạt động để tạo ra dòng điện trực tiếp từ ánh nắng mặt trời. Tế bào này cũng khác với tế bào nhiệt mặt trời (PTV) có trong những dòng máy nước năng lượng mặt trời. Những phần tử tạo điện năng lượng mặt trời này được kết nối với mạch điện và được xếp gọn gàng, đồng đều trong một cái khung nhôm, chính là một tấm pin năng lượng mặt trời hoàn chính. Theo như thực tế thì solar cell thường làm từ những chất bán dẫn silicon có khả năng hấp thụ ánh sáng của mặt trời cao và chuyển đổi thành điện năng với hiệu suất tốt.

Trên bề mặt được phủ những đường dẫn bằng kim loại với những nhánh nhỏ tỏa ra để thu thập những electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện, có khả năng biến đổi quang năng thành điện năng.

Một tế bào năng lượng mặt trời bằng silicon duy nhất có thể tạo ra được điện áp mạch hở tối đa khoảng 0.5 – 0.6V. Thông thường thì trong khoảng 60 – 70 tế bào quang điện được ghép lại với nhau tạo thành tấm pin mặt trời.

Solar cell thường hoạt động ở dưới ánh sáng mặt trời hay ánh sáng nhân tạo. Chúng thường có khả năng cảm biến ánh sáng, điển hình như cảm biến hồng ngoại, phát hiện ánh sáng hay bức xạ điện tử khác trong phạm vi gần hay được có thể đo cường độ ánh sáng.

Cấu tạo của tế bào quang điện

Cấu tạo tế bào quang điện có hai cực điện:

  • Anot: Là một vòng dây kim loại
  • Catôt: Dạng một chỏm cầu bằng kim loại.

Thường trên bề mặt được phủ những đường dẫn bằng kim loại. Cùng với những nhánh nhỏ hơn tỏa ra để thu thập những electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện. Chúng có khả năng biến đổi quang năng thành điện năng. Một tế bào quang điện silicon duy nhất cũng có thể tạo ra điện áp mạch hở tối đa từ khoảng 0.5V đến 0.6V. Thông thường, từ khoảng 60 hoặc 72 tế bào quang điện được ghép lại với nhau tạo thành tấm pin năng lượng mặt trời.

Phân loại tế bào quang điện

Phân loại tế bào quang điện
Phân loại tế bào quang điện

Mono

Những tế bào quang điện của tấm pin năng lượng mặt trời Mono được làm bằng silicon đơn tinh thể, có độ tinh khiết cao và cũng thường có giá trị đắt hơn so với những tế bào khác. Những góc của những tế bà thì nhìn giống như bị cắt bớt và tạo thành hình bát giác Tấm pin năng lượng mặt trời cũng bao gồm nhiều tế bào môn đơn hiển thị như một hình mà có hoa văn kim cương nhỏ màu trắng, có công dụng tối ưu hóa hiệu suất và cũng như giảm bớt những chi phí thành phần.

Ưu điểm của tế bào quang điện này khi mà tạo thành tấm pin là có hiệu suất sử dụng cao và thời gian sử dụng của nó dài. Đặc biệt khi mà hoạt động tốt ngay cả khi điều kiện ánh sáng yếu. Nhược điểm của tấm pin năng lượng mặt trời Mono có giá thành đắt hơn so với những tấm pin khác.

Poly

Thông thường, tấm bào quang điện của Poly thường được làm bằng những tế bào silicon đa tinh thể và cũng được chế tạo từ những khối silicon vuông đúc nóng chảy. Nó được làm mát và làm cứng một cách rất cẩn thận. Đây cũng là một loại tế bào mà được sử dụng phổ biến và cũng có mức độ giãn nở. Đồng thời, nó cũng chịu được nhiệt độ cao cùng quá trình sản xuất đơn giản và cũng ít tốn kém. Vì vậy nên giá thành cũng sẽ thấp hơn so với dòng pin Mono. Vì có giá thành thấp nên tế bào quang điện Poly nhưng có hiệu suất kém hơn nhiều so với tế bào Mono.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của tế bào quang điện

Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện

Thường tế bào quang điện gồm có hai lớp. Đó là cực âm và cực dương dùng để tạo ra điện trường. Khi mà những hạt năng lượng nhỏ proton từ ánh sáng mặt trời hấp thụ vào tế bào sẽ được giải phóng những electron. Sau đó, dẫn nó xuống đáy tế bào và đi qua những đường dẫn kim loại và tạo ra điện.

Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện
Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện

Ứng dụng của tế bào quang điện

Tế bào quang điện có khả năng cảm biến của ánh sáng. Và điển hình như cảm biến hồng ngoại. Nhằm giúp phát hiện được ánh sáng hay bức xạ điện từ khác gần phạm vi nhìn thấy được hoặc có thể đo cường độ ánh sáng.

Hy vọng bài viết trên sẽ giúp bạn hiểu hơn về tế bào quang điện. Nếu như bạn có bất cứ thắc mắc thì hãy comment ở dưới để được giải đáp nhé!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bài viết liên quan