Pin mặt trời được phân loại như thế nào
Pin mặt trời hay còn gọi là tế bào quang điện là thiết bị biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành năng lượng điện.
Thiết bị này được đóng gói thành các mô-đun pin mặt trời, sau đó một số mô-đun nhất định được kết hợp thành một mảng pin mặt trời công suất nhất định tùy theo nhu cầu. Hệ thống phát điện bằng pin hay còn gọi là hệ thống phát điện quang điện.
Pin mặt trời hay còn gọi là tế bào quang điện là thiết bị biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành năng lượng điện.
Thiết bị này được đóng gói thành các mô-đun pin mặt trời, sau đó một số mô-đun nhất định được kết hợp thành một mảng pin mặt trời công suất nhất định tùy theo nhu cầu. Hệ thống phát điện bằng pin hay còn gọi là hệ thống phát điện quang điện.
Pin mặt trời làm gì?
Tế bào quang điện chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng
Tế bào quang điện (PV), thường được gọi là pin mặt trời, là một thiết bị phi cơ học chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng. Một số tế bào PV có thể chuyển đổi ánh sáng nhân tạo thành điện năng.
Thiết bị cốt lõi của quá trình phát điện quang điện mặt trời là pin mặt trời.
Lịch sử phát triển của pin mặt trời đã trải qua lịch sử phát triển lâu dài hơn 160 năm. Trên quan điểm phát triển tổng thể, nghiên cứu cơ bản và tiến bộ công nghệ đóng vai trò tích cực thúc đẩy, cho đến nay, cấu trúc và cơ chế cơ bản của pin mặt trời không thay đổi.
Làm thế nào để pin mặt trời hoạt động đơn giản?
Pin mặt trời được tạo thành từ hai lớp silicon được xử lý để cho dòng điện chạy qua chúng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Một lớp tích điện dương, lớp kia tích điện âm. Khi các photon đi vào các lớp, chúng nhường năng lượng cho các nguyên tử trong silicon ở dạng electron.
Pin mặt trời được phân loại theo cấu trúc
Ø Pin mặt trời tiếp giáp đồng nhất Ø Pin mặt trời tiếp giáp không đồng nhất Ø Pin mặt trời Schottky
Pin mặt trời được phân loại theo vật liệu
Pin mặt trời silicon
Pin mặt trời màng mỏng đa hợp chất
Tế bào năng lượng mặt trời hợp chất hữu cơ
Tế bào năng lượng mặt trời tinh thể nano nhạy cảm
Pin mặt trời điện cực sửa đổi nhiều lớp polyme
Pin mặt trời được phân loại theo phương pháp làm việc của chúng
Tấm pin mặt trời phẳng
Tập trung pin mặt trời
Pin mặt trời quang phổ
Thế hệ thứ nhất: silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể, chiếm khoảng 89.9% thị trường sản phẩm pin mặt trời. Thế hệ đầu tiên của pin mặt trời dựa trên các tấm silicon, chủ yếu sử dụng silicon đơn tinh thể và silicon đa tinh thể làm vật liệu. Trong số đó, hiệu suất chuyển hóa của tế bào silicon đơn tinh thể là cao nhất, có thể đạt 18-20%, nhưng giá thành sản xuất cao.
Thế hệ thứ hai: pin mặt trời màng mỏng, chiếm 9.9% thị trường sản phẩm pin mặt trời. Pin mặt trời thế hệ thứ hai dựa trên công nghệ màng mỏng và chủ yếu sử dụng silicon và oxit vô định hình làm vật liệu. Hiệu suất thấp hơn thế hệ đầu, hiệu suất chuyển đổi cao nhất là 13% nhưng giá thành sản xuất lại thấp nhất.
Thế hệ thứ ba: hợp chất pin mặt trời màng mỏng như đồng indium selenua (CIS) và pin mặt trời Si màng mỏng. Chủ yếu ở trạng thái sản xuất trong phòng thí nghiệm, có tiềm năng hiệu quả kinh tế rất lớn do hiệu quả cao và chi phí thấp.
Pin mặt trời silicon có thể được chia thành:
1) Pin mặt trời silicon đơn tinh thể
2) Tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng silicon đa tinh thể
3) Pin mặt trời màng mỏng silicon vô định hình
Pin mặt trời silicon đơn tinh thể
Pin mặt trời silicon đơn tinh thể là pin mặt trời được làm từ các thanh silicon đơn tinh thể có độ tinh khiết cao, có hiệu suất chuyển đổi cao nhất và công nghệ hoàn thiện nhất. Tế bào silicon đơn tinh thể hiệu suất cao dựa trên vật liệu silicon đơn tinh thể chất lượng cao và các kỹ thuật xử lý nhiệt liên quan.
Pin mặt trời màng mỏng silicon vô định hình
Silicon được sử dụng trong pin mặt trời màng mỏng silicon vô định hình là a-Si. Cấu trúc cơ bản của nó không phải là tiếp giáp pn mà là tiếp giáp pin. Pha tạp chất boron tạo vùng p, pha tạp photpho tạo vùng n, i là lớp bản chất không lẫn tạp chất hoặc pha tạp nhẹ.
Tính năng nổi bật:
Chi phí nguyên vật liệu và quy trình sản xuất thấp.
Quá trình sản xuất là một quá trình nhiệt độ thấp (100-300 ℃), và tiêu thụ năng lượng thấp.
Dễ dàng hình thành năng lực sản xuất quy mô lớn và toàn bộ quá trình sản xuất có thể được tự động hóa.
Có nhiều loại và sử dụng rộng rãi.
Có vấn đề: độ rộng vùng cấm quang là 1.7eV → không nhạy cảm với vùng bước sóng dài → hiệu suất chuyển đổi thấp
Hiệu ứng phân hủy quang học: hiệu suất quang điện giảm dần với sự tiếp tục của thời gian chiếu sáng
Giải pháp: chuẩn bị pin mặt trời song song, nghĩa là, đặt một hoặc nhiều pin con trên các pin mặt trời tiếp giáp một pin đã chuẩn bị sẵn.
Phương pháp sản xuất: phún xạ phản ứng, PECVD, LPCVD.
Khí phản ứng: SiH4 loãng bằng H2
Vật liệu nền: thủy tinh, thép không gỉ, v.v.
Pin mặt trời silicon đa tinh thể
Pin mặt trời màng mỏng silicon đa tinh thể phát triển các màng mỏng silicon đa tinh thể trên vật liệu nền giá thành rẻ và sử dụng một lớp silicon tinh thể tương đối mỏng làm lớp hoạt động của pin mặt trời, không chỉ duy trì hiệu suất cao và tính ổn định của pin mặt trời silicon tinh thể, mà cũng là số lượng vật liệu được sử dụng. Giảm đáng kể, giảm đáng kể chi phí pin. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời màng mỏng silicon đa tinh thể cũng giống như các loại pin mặt trời khác, đó là dựa trên sự tương tác của ánh sáng mặt trời và vật liệu bán dẫn để tạo thành hiệu ứng quang điện.
Các phương pháp chuẩn bị phổ biến:
Lắng đọng hơi hóa chất áp suất thấp (LPCVD)
Sự lắng đọng hơi hóa chất tăng cường trong huyết tương (PECVD)
Tiêm pha lỏng (LPPE)
Phương pháp lắng đọng Sputter
Khí phản ứng SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 hoặc SiH4
↓ (dưới một bầu không khí bảo vệ nhất định)
Các nguyên tử silic được lắng đọng trên chất nền được nung nóng
(Vật liệu nền là Si, SiO2, Si3N4, v.v.)
Vấn đề: Khó hình thành các hạt lớn hơn trên nền không phải silic và dễ tạo khoảng trống giữa các hạt
Giải pháp: đầu tiên sử dụng LPCVD để nhúng một lớp mỏng silicon vô định hình trên chất nền, sau đó ủ lớp silicon vô định hình này để thu được các hạt tinh thể lớn hơn, và sau đó lắng đọng một lớp dày trên tinh thể hạt. màng polysilicon.
Vì các tế bào màng mỏng silicon đa tinh thể sử dụng ít silicon hơn silicon đơn tinh thể, nên không có vấn đề gì về sự suy giảm hiệu quả và có thể điều chế trên các vật liệu nền rẻ tiền. Chi phí thấp hơn nhiều so với tế bào silicon đơn tinh thể và hiệu quả cao hơn so với tế bào màng mỏng silicon vô định hình. Do đó, tế bào màng mỏng silicon đa tinh thể sẽ sớm chiếm lĩnh thị trường điện mặt trời.
Pin mặt trời màng mỏng đa hợp chất
Vật liệu pin mặt trời màng mỏng đa hợp chất là các muối vô cơ, chủ yếu bao gồm các hợp chất nhóm gallium arsenide III-V, cadmium sulfide, cadmium telluride và pin màng mỏng đồng indium selenide.
Hiệu suất của tế bào màng mỏng đa tinh thể cadmium sulfide và cadmium telluride cao hơn so với pin mặt trời màng mỏng silicon vô định hình, và chi phí thấp hơn so với tế bào silicon đơn tinh thể và nó cũng dễ sản xuất hàng loạt, nhưng vì cadmium rất cao. độc hại, nó sẽ gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho môi trường. Do đó, ô nhiễm không phải là sự thay thế lý tưởng nhất cho các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể.
Hiệu suất chuyển đổi của tế bào hợp chất gallium arsenide III-V có thể đạt 28%. Vật liệu hợp chất arsenide gali có độ rộng vùng cấm quang rất lý tưởng và hiệu suất hấp thụ cao. Nó có khả năng chống bức xạ mạnh và không nhạy cảm với nhiệt. Nó phù hợp để sản xuất pin nối đơn hiệu suất cao. Tuy nhiên, giá cao của vật liệu arsenide gali đã hạn chế mức độ phổ biến của pin arsenide gali ở mức độ lớn.
Pin màng mỏng selenua đồng indium (viết tắt là CIS) thích hợp cho việc chuyển đổi quang điện và không có vấn đề về hiệu ứng suy giảm do ánh sáng gây ra và hiệu suất chuyển đổi giống như của polysilicon. Với ưu điểm là giá rẻ, hiệu suất tốt và quy trình đơn giản, nó sẽ trở thành một hướng quan trọng cho sự phát triển của pin mặt trời trong tương lai. Vấn đề duy nhất là nguồn nguyên liệu. Vì cả indium và selen đều là những nguyên tố tương đối hiếm, nên sự phát triển của những loại pin như vậy bị hạn chế.
Tế bào năng lượng mặt trời hợp chất hữu cơ
Pin mặt trời hữu cơ sử dụng các chất hữu cơ có đặc tính cảm quang làm vật liệu bán dẫn để tạo ra hiệu điện thế và tạo thành dòng điện thông qua hiệu ứng quang điện. Pin mặt trời hữu cơ có thể được chia thành cấu trúc tiếp giáp đơn, cấu trúc dị liên kết pn và cấu trúc tinh thể nano nhạy cảm với thuốc nhuộm tùy theo vật liệu bán dẫn.
Theo số liệu khảo sát liên quan, giá thành trung bình của pin mặt trời hữu cơ chỉ bằng 10% –20% của pin mặt trời silicon; tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi quang điện của pin mặt trời hữu cơ hiện nay trên thị trường chỉ ở mức cao nhất 10%, đây là vấn đề chính hạn chế sự phát huy toàn diện của nó. . Vì vậy, làm thế nào để nâng cao tỷ lệ chuyển đổi quang điện là vấn đề mấu chốt cần được giải quyết trong thời gian tới.
Tế bào năng lượng mặt trời tinh thể nano nhạy cảm
Pin mặt trời TiO2 nhạy cảm với thuốc nhuộm thực chất là một tế bào quang điện hóa. Năm 1991, một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Giáo sư Michael Grätzel từ Ecole Polytechnique de Lausanne (EPFL) ở Thụy Sĩ đã sử dụng chất bán dẫn oxit băng tần rộng TiO2 rẻ tiền để điều chế các màng mỏng tinh thể nano trên đó chứa một lượng lớn axit cacboxylic-bipyridine Ru (II ) phức hợp đã được hấp phụ. Pin mặt trời tinh thể nano nhạy cảm với thuốc nhuộm được phát triển bằng cách sử dụng muối dễ bay hơi có chứa các cặp oxy hóa khử làm chất điện phân.
Ưu điểm của pin mặt trời TiO2 tinh thể nano nằm ở chi phí thấp, quy trình đơn giản và hiệu suất ổn định. Hiệu suất quang điện của nó ổn định ở mức hơn 10%, chi phí sản xuất chỉ bằng 1/5 đến 1/10 so với pin mặt trời silicon và tuổi thọ có thể lên tới hơn 20 năm. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phát triển loại pin này chỉ mới bắt đầu, và người ta ước tính rằng chúng sẽ dần được đưa vào thị trường trong thời gian tới.
Cơ bản:
Phân tử thuốc nhuộm hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời và chuyển sang trạng thái kích thích, trạng thái kích thích không ổn định, các điện tử được tiêm nhanh vào vùng dẫn của TiO2 liền kề, và các điện tử bị mất trong thuốc nhuộm nhanh chóng được bù đắp khỏi chất điện phân, và các điện tử đi vào vùng dẫn của TiO2 cuối cùng đi vào Màng dẫn điện sau đó tạo ra một dòng quang qua vòng ngoài.
Pin mặt trời điện cực sửa đổi nhiều lớp polyme
Thay thế vật liệu vô cơ bằng polyme hữu cơ là một hướng nghiên cứu mới nổi để chế tạo pin mặt trời. Do có ưu điểm là mềm dẻo, dễ chế tạo, nguồn nguyên liệu rộng, giá thành rẻ của nguyên liệu hữu cơ nên việc sử dụng năng lượng mặt trời trên quy mô lớn và cung cấp điện giá rẻ có ý nghĩa rất lớn.
Việc nghiên cứu điều chế pin mặt trời bằng vật liệu hữu cơ mới chỉ bắt đầu, và tuổi thọ cũng như hiệu quả sử dụng của pin không thể so sánh được với vật liệu vô cơ, đặc biệt là tế bào silicon. Liệu nó có thể được phát triển thành một sản phẩm có ý nghĩa thiết thực hay không vẫn còn phải được tiếp tục nghiên cứu và khám phá.
Pin lưu trữ năng lượng mặt trời Keheng
Với tiến bộ công nghệ và lợi thế về giá thành của pin lithium iron phosphate ngày càng trở nên rõ ràng, các loại pin lưu trữ năng lượng mặt trời hiện nay gần như là pin lithium iron phosphate.
Pin lithium sắt phosphate có những ưu điểm sau
Hiệu suất an toàn cao
Tuổi thọ cao:
Tuổi thọ chu kỳ của pin axit-chì tuổi thọ cao là khoảng 300 lần và tối đa là 500 lần, trong khi vòng đời của pin điện lithium sắt phốt phát có thể đạt hơn 2,000 lần và sạc tiêu chuẩn (tốc độ 5 giờ) sử dụng có thể đạt 2,000 lần.
Hiệu suất nhiệt độ cao tốt
đỉnh nhiệt điện của lithium iron phosphate có thể đạt tới 350 ℃ -500 ℃, trong khi lithium manganate và lithium coban chỉ khoảng 200 ℃. Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-20C-75C), với khả năng chịu nhiệt độ cao, đỉnh nhiệt điện của lithium iron phosphate có thể đạt 350 ℃ -500 ℃, trong khi lithium manganate và lithium coban chỉ khoảng 200 ℃.
Mật độ năng lượng cao
Trọng lượng nhẹ
Bảo vệ môi trường
Pin lưu trữ năng lượng mặt trời Keheng được sử dụng rộng rãi trong lưu trữ năng lượng gia đình và trạm phát viễn thông Bộ nguồn UPS, bộ cấp điện di động ngoài trời.
DÒNG PIN SÂU SÂU với Pin Lithium BMS （lifepo4）
Nhiệt độ thấp Pin LiFePO24 60V 4AH chu kỳ sâu
Nhiệt độ thấp Pin LiFePO48 50V 4AH chu kỳ sâu
Nhiệt độ thấp Pin LiFePO48 100V 4AH chu kỳ sâu
Nhiệt độ thấp Pin LiFePO48 200V 4AH chu kỳ sâu
