Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo được hình thành từ Mặt Trời. Các tấm pin mặt trời (còn được gọi là tấm PV) được sử dụng để chuyển đổi ánh sáng từ Mặt trời, bao gồm các hạt năng lượng gọi là “photon”, thành điện năng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện – điện tử.
Pin mặt trời có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng như hệ thống điện mặt trời cho cabin, thiết bị viễn thông, thiết bị giám sát camera và đặc biệt chủ yếu là các hệ thống dân dụng và cả thương mại.
Trên bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về lịch sử, công nghệ và nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời. Chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức hoạt động của chúng, cách chúng được tạo ra, cách chúng tạo ra điện và nơi bạn có thể mua tốt nhất
Trước khi đi vào tìm hiểu rõ pin mặt trời là gì? Hãy cũng sơ lược qua về lịch sử ra đời và phát triển của loại thiết bị này:
I. Lịch sử của Solar panel ra đời
Sự phát triển của ngành năng lượng mặt trời đã tồn tại hơn 100 năm. Trong thời kỳ đầu, nguồn năng lượng này được sử dụng chủ yếu để sản xuất hơi nước, sau đó được sử dụng để điều khiển máy móc. Nhưng mãi đến khi phát hiện ra “hiệu ứng quang điện” của Edmond Becquerel mới cho phép chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện sử dụng được. Phát hiện của Becquerel sau đó đã tạo tiền để cho phát minh pin mặt trời của Charles Fritts năm 1893, lúc bấy giờ đây là loại được hình thành bởi các tấm selenium với một lớp vàng mỏng. Và từ đó, qua hàng năm liên tục phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời cho đến nay đã tạo ra các loại tấm pin quang điện hiện đại, hiệu quả cao và thẩm mỹ.
Russel Ohl, một nhà phát minh người Mỹ thuộc Phòng thí nghiệm Bell, đã được cấp bằng sáng chế cho silicon đầu tiên trên thế giới vào năm 1941. Phát minh của Ohl đã cho ra tấm pin năng lượng mặt trời đầu tiên vào năm 1954. Chúng lúc bấy giờ được ứng dụng đầu tiên cho các vệ tinh không gian. Đối với hầu hết mọi người, có lẽ ứng dụng đầu tiên mà họ biết đến là tích hợp trong máy tính bỏ túi, vào những năm 1970.
Ngày nay, các tấm pin và các hệ thống PV hoàn chỉnh được sử dụng để cung cấp năng lượng cho rất nhiều ứng dụng.
II. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời:
Pin mặt trời hấp thụ năng lượng tái tạo sạch dưới dạng ánh sáng mặt trời và chuyển đổi ánh sáng đó thành điện năng, sau đó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị tải điện. Chúng bao gồm một số tế bào quang điện được cấu tạo bằng các lớp silicon, phốt pho (cung cấp điện tích âm) và boron (cung cấp điện tích dương). Khi các hạt photon từ ánh sáng mặt trời va chạm vào bề mặt tấm pin sẽ bắt đầu tạo ra một dòng điện.
Năng lượng tạo ra từ các photon chiều vào bề mặt của tấm pin làm cho các electron bị đánh bật khỏi quỹ đạo nguyên tử của chúng và giải phóng vào điện trường được tạo ra bởi các tế bào quang điện, sau đó kéo các electron tự do này di chuyển thành dòng điện trực tiếp (một chiều – DC). Toàn bộ quá trình này được gọi là hiệu ứng quang điện
Đối với một cấu hình hòa lưới điển hình, một hệ thống tạo ra năng lượng vào ban ngày sau đó được sử dụng cho các thiết bị trong nhà vào ban đêm. Có thể bổ sung điện từ lưới để sử dụng nếu hệ thống không đảm bảo sản xuất đủ hoặc ngược lại nếu dư điện mặt trời có thể bán lại để nhận thanh toán. Trong các ứng dụng năng lượng mặt trời ngoài lưới, ngân hàng pin, bộ điều khiển sạc và trong hầu hết các trường hợp thì biến tần là thiết bị không thể thiếu.
Pin năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện trực tiếp (DC) và gửi chúng pin lưu trữ thông qua điều khiển sạc. Nguồn điện sau đó được rút từ pin lưu trữ đưa đến biến tần, chúng giúp chuyển đổi dòng điện một chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC tương thích với phần lớn các loại thiết bị điện hiện nay. Dòng điện xoay chiều có thể được sử dụng để tải điện trong nhà dân hoặc các tòa nhà thương mại, phương tiện giải trí, tàu thuyền, cabin, điều khiển giao thông từ xa, thiết bị viễn thông, giám sát lưu lượng dầu khí…
III. Lợi ích
Việc sử dụng năng lượng mặt trời là một cách rất thiết thực để sản xuất điện cho nhiều ứng dụng. Điều này sẽ ý nghĩa nhất khi bạn đang sống ở nơi không có lưới điện, tức là những nơi mà đường dây điện lưới quốc gia không thể đi tới để cung cấp điện như những vùng sâu vùng xa, hẻo lánh… Những nơi như thế này không có đủ điều kiện cơ sở hạ tần để nối lưới, việc xây dựng các trụ điện và đi dây cáp điện xa sẽ rất tốn kém. Tuy nhiên, với một hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ ít tốn kém hơn và có thể cung cấp năng lượng miễn phí trong vòng ba thập kỷ nếu được bảo trì đúng cách.
Bên cạnh thực tế là các tấm pin có thể cung cấp điện cho khu vực ngoài lưới, có lẽ lợi ích lớn nhất mà bạn sẽ được hưởng từ việc sử dụng năng lượng mặt trời là nó vừa là nguồn năng lượng sạch và vừa có thể tái tạo. Điều mà cả thế giới đang phải đối mặt là biến đổi khí hậu toàn cầu, điều quan trọng hơn hết là chúng ta phải làm bất cứ điều gì có thể để giảm áp lực lên bầu khí quyển của chúng ta từ việc giảm thiểu lượng khí thải CO2. Như đã tìm hiểu ở trên về nguyên lý hoạt động của pin mặt trời, chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy chúng vận hành tạo ra dòng điện mà không hề thải bất kỳ khí thải độc hại nào ra môi trường. Thêm nữa, các tấm pin không có bộ phận chuyển động nên sẽ không tạo ra tiếng ồn và đòi hỏi bảo trì cực kỳ thấp giúp tiết kiệm tối đa chi phí. Chúng được xây dựng chắc chắn và có thể tồn tại hàng chục năm mà vẫn sản xuất điện ổn định.
Một lợi ích sau cùng nhưng cũng không kém phần quan trọng của pin mặt trời là thời gian hoàn vốn của nó là tương đối ngắn. Như đã đề cập ở trên, một hệ thống điện mặt trời có thể tồn tại lên đến 30 năm, với những công nghệ tiên tiến ngày nay các hệ thống vận hành với hiệu quả rất cao qua đó ước tính thời gian hoàn vốn cho một dự án điện mặt trời chỉ dao động từ 5 – 7 năm. Do đó, phần thời gian tuổi thọ còn lại của hệ thống, tức 23 – 25 năm bạn sẽ nhận được một nguồn điện miễn phí hoàn toàn! – Đối với chủ sở hữu hệ thống hòa lưới, họ có thể loại bỏ hoàn toàn hóa đơn tiền điện hàng tháng, ngoài ra khi sử dụng điện còn dư thừa thì họ có thể bán lại cho công ty điện lực với giá cao theo quy định của Nhà nước. Điều này cho phép chủ nhà linh hoạt hơn trong vấn đề sử dụng nguồn điện mặt trời cũng như nhu cầu tiêu thụ điện của mình.
Có nhiều ứng dụng và lợi ích khác của việc sử dụng pin năng lượng để sản xuất phục vụ cho nhu cầu điện của bạn, không thể liệt kê hết bởi có quá nhiều thứ. Trên đây là những lợi ích hàng đầu và đáng kể nhất.
IV. Giá pin năng lượng mặt trời bao nhiêu?
Giá thành các tấm pin đã và đang giảm đáng kể trong vài năm qua. Tùy từng loại công nghệ và công suất mà chúng sẽ có các mức giá khác nhau dao động từ 500.000 (loại giá rẻ) đến 5.000.000 đồng (loại công suất lớn). Bạn có tham khảo chi tiết giá pin mặt trời cập nhật mới nhất tại website: https://pinmattroi.org
