Vào ban ngày, các luồng năng lượng mặt trời đi vào bề mặt hành tinh. Các nhà khoa học và kỹ sư từ lâu đã tìm ra cách sử dụng nó. Các tấm pin mặt trời có thể chuyển đổi năng lượng của ánh sáng ban ngày. Hiệu quả của chúng vẫn còn xa mức lý tưởng, nhưng theo thời gian, nó sẽ tăng lên nhờ vào công việc của các bác sĩ chuyên khoa.
Hướng dẫn
Bước 1
Hoạt động của pin mặt trời dựa trên các đặc tính vật lý của tế bào bán dẫn. Các photon ánh sáng đánh bật các electron ra khỏi bán kính ngoài cùng của nguyên tử. Trong trường hợp này, một số lượng đáng kể các electron tự do được hình thành. Nếu bây giờ bạn đóng mạch, một dòng điện sẽ chạy qua nó. Tuy nhiên, nó quá nhỏ để bị giới hạn trong việc sử dụng một hoặc hai tế bào quang điện.
Bước 2
Thông thường, các thành phần riêng lẻ được kết hợp thành một hệ thống để tạo thành pin. Một số loại pin như vậy được sử dụng để tạo thành các mô-đun. Càng nhiều pin mặt trời được kết nối với nhau thì hiệu suất của hệ thống kỹ thuật càng cao. Vị trí của pin năng lượng mặt trời so với quang thông cũng rất quan trọng. Lượng năng lượng trực tiếp phụ thuộc vào góc mà tia nắng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện.
Bước 3
Một trong những đặc điểm hiệu suất chính của pin mặt trời là hệ số hiệu suất (COP). Nó được định nghĩa là kết quả của việc chia công suất của năng lượng nhận được cho công suất của quang thông rơi trên bề mặt làm việc của pin. Đến nay, hiệu suất của pin mặt trời được sử dụng trong thực tế dao động từ 10 đến 25 phần trăm.
Bước 4
Vào mùa thu năm 2013, báo chí đưa tin rằng các kỹ sư người Đức đã tạo ra một tế bào quang điện thử nghiệm, hiệu suất của nó là gần 45%. Để đạt được hiệu suất đáng kinh ngạc như vậy cho một mảng năng lượng mặt trời tiêu chuẩn, các nhà thiết kế đã phải sử dụng bố cục tế bào quang điện bốn tầng. Điều này làm cho nó có thể tăng tổng số mối nối bán dẫn hữu ích.
Bước 5
Các chuyên gia đã tính toán rằng trong tương lai rất có thể đạt được tỷ lệ hiệu quả cao hơn, lên đến 85%. Đâu là lý do khiến pin hiện tại tụt hậu so với đặc điểm thiết kế? Sự khác biệt giữa số liệu thực tế và các chỉ số lý thuyết có thể có được giải thích bởi các đặc tính của vật liệu được sử dụng để chế tạo pin. Các tấm thường được làm bằng silicon, chỉ có thể hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Nhưng năng lượng của tia cực tím hầu như không được sử dụng.
Bước 6
Một trong những cách để nâng cao hiệu quả của pin mặt trời là sử dụng cấu trúc nhiều lớp. Một mô-đun như vậy bao gồm một số lớp mỏng được làm bằng các vật liệu khác nhau. Trong trường hợp này, các chất được chọn sao cho các lớp phù hợp với nhau theo quan điểm của sự hấp thụ năng lượng. Về lý thuyết, những chiếc “bánh” nhiều lớp như vậy có thể mang lại hiệu quả lên tới gần 90%.
Bước 7
Một hướng phát triển đầy hứa hẹn khác là sử dụng các tấm làm bằng đơn tinh thể silicon. Thật không may, vật liệu này vẫn đắt hơn nhiều so với các chất tương tự đa tinh thể. Như vậy, để tăng hiệu suất của pin mặt trời, cần thiết kế tốn kém hơn, làm tăng thời gian thu hồi vốn.
