Cấu tạo và Nguyên Lí hoạt động tế bào quang điện

808
Tế bào quang điện là gì ? Đặc điểm và phân loại

Tế bào quang điện là thành phần chính cấu thành nên tấm pin năng lượng mặt trời. Vậy tế bào quang điện là gì ? Cấu tạo thế nào ? Nguyên lý hoạt động ra sao ?

Ở bài viết này, Minh Khánh Trung sẽ hướng dẫn bạn một cách chi tiết và đầy đủ nhất. Nào hãy cùng theo dõi nhé!

Tế bào quang điện là gì ?

Tế bào quang điện trong tiếng anh có tên gọi là Solar Cell, đây là thiết bị điện được chế tạo từ silicon có dạng tinh thể.

Ở bề mặt tế bào quang điện phủ các đường dẫn bằng kim loại nhằm thu electron tạo ra hiệu ứng quang điện, đem đến sự biến đổi quang năng thành điện năng.

te-bao-quang-dien (1)

Cấu tạo tế bào quang điện

Hiện nay tế bào quang điện gồm 2 loại chính đó là:

– Anôt: Đây là vòng dây kim loại.

– Catôt: Dạng một chỏm cầu bằng kim loại.

– Tấm Pin mặt trời Irex

Cấu tạo tế bào quang điện

Nguyên lý hoạt động tế bào quang điện

Tế bào quang điện gồm 2 lớp cơ bản: 1 cực âm, 1 cực dương để sản sinh ra từ trường.

Khi những hạt năng lượng Proton nhỏ từ ánh sáng mặt trời hấp thụ vào tế bào sẽ giải phóng electron, xuống đáy tế bào và đi qua đường dẫn kim loại, tạo dòng điện.

nguyen-li-te-bao-quang-dien (1)

Ứng dụng tế bào quang điện

– Tế bào quang điện có thể cảm biến ánh sáng, chiếu sáng sân vườn.

– Sử dụng để thay pin cho máy tính, đồng hồ…

– Sản xuất điện và cung cấp năng lượng cho nhà máy điện.

– Lắp cho các thiết bị, phương tiện đi lại sử dụng năng lượng mặt trời.

cong-dung-te-bao-quang-dien

Quá trình chế tạo tế bào quang điện qua từng giai đoạn

Để chế tạo tế bào quang điện, bạn thực hiện theo 7 bước sau:

che-tao-te-bao-quang-dien

Giai đoạn 1: Làm sạch silicon

Silicon dioxide sẽ được cho vào lò hồ quang điện và đặt các hồ quang carbon để giải phóng oxy. Lúc này sản phẩm thu được sẽ là carbon dioxide và silicon.

Từ đó silicon sẽ được làm sạch và có 1 phần nhỏ tạp chất. Nhưng silicon vẫn chưa thể tạo ra pin quang điện.

che-tao-te-bao-quang-dien-3

Do đó silicon phải nóng chảy nhằm kéo tạp chất về 1 nơi nhất định. Sau đó các silicon nguyên chất sẽ xuất hiện và loại bỏ tạp chất gây hại.

Giai đoạn 2: Chế tạo silicon đơn tinh thể

Tế bào điện mặt trời sẽ được chế tạo từ các thỏi silicon. Để chuyển hóa silicon đa tinh thể thành silicon đơn tinh thể bắt buộc phải trải qua bước Czochralski.

Giai đoạn 3: Làm tấm silicon

Tấm silicon sẽ gồm bó silicon tách riêng lẻ bằng cách cưa tròn kim cương. Quá trình cắt silicon tạo ra sự hao hụt tới khi có được tấm silicon trong. Những tấm silicon được đánh bóng nhằm đào thải các vết cưa sần sùi.

che-tao-te-bao-quang-dien-2

Giai đoạn 4: Pha tạp

Hiện nay cách pha tạp được dùng nhiều nhất là bằng photpho. Đây là phương pháp dùng máy gia tốc hạt nhỏ bắn ion photpho vào thỏi silicon.

Nhờ vậy, tốc độ ion sẽ được kiểm soát. Điều này đồng nghĩa với việc ta có thể kiểm soát độ sâu thâm nhập, nhưng quá trình này vẫn chưa được hoàn toàn chấp thuận.

Giai đoạn 5: Đặt các tiếp điểm điện

Tiếp điểm điện được dùng để kết nối các tế bào quang điện lại gần nhau. Tiếp điểm này phải mỏng để nó không cản trở ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào.

Nhưng kim loại đồng hoặc palladium sẽ thăng hoa chân không nhờ chất quang dẫn hoặc lắng đọng ở tế bào tiếp xúc có phủ lớp sáp. Nếu các tiếp điểm đã đặt đúng vị trí, ván mỏng làm bằng đồng tráng thiếc sẽ đặt ở giữa những ô tế bào.

Giai đoạn 6: Lớp phủ chống phản quang

Silicon nguyên chất sẽ phản xạ ánh sáng tới 35% khi áng sáng mặt trời chiếu vào. Lúc này ta chỉ cần phủ lớp titanium dioxide và silicon dioxide để xử lý.

Các vật liệu được dùng cho lớp phủ sẽ được đun nóng cho tới khi những phần tử của nó sôi lên và dịch chuyển tới silicon để ngưng tụ. Điện áp ở quá trình này sẽ cao nên đánh bật được phần tử ra khỏi vật liệu và gửi gộp vào silicon.

Giai đoạn thứ 7 (cuối cùng): Đóng gói tế bào

Những tế bào Solar sau khi đã kết thúc sẽ được đóng gói, niêm phong vào cao su silicon hoặc ethylene vinyl acetate. Sau đó nó sẽ được để vào khung nhuôm có tấm nền bằng nhựa hoặc thủy tinh.

che-tao-te-bao-quang-dien-1

Phân loại tế bào quang điện

Thị trường hiện nay có 2 loại tế bào quang điện tiêu biểu nhất đó là: Mono và Poly. Hãy cùng tìm hiểu về 2 loại này nhé!

phan-loai-te-bao-quang-dien

Tế bào quang điện Mono

– Gồm silicon đơn tinh thể rất tinh khiết, có giá đắt hơn những tế bào khác.

– Pin Mono sẽ tập hợp gồm tế bào Mono đơn giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm chi phí thành phần.

– Hiệu suất của nó thường cao, có thể dùng trong thời gian dài lâu.

Tế bào quang điện Poly

– Gồm silicon đa tinh thể, được tạo ra từ các silicon vuông đúc nóng chảy. Có thể làm mát và cứng lại.

– Tế bào này thường giản nở và chịu nhiệt tốt, ít tốn kém.

– Hiệu suất của nó kém hơn tấm Mono một phần bởi chi phí sản xuất thấp.

Hi vọng những thông tin trên thật sự hữu ích với bạn. Có thể giúp bạn nắm bắt được tế bào quang điện là gì ? Quy trình chế tạo như thế nào ? Nếu có bất cứ thắc mắc nào cần tư vấn, vui lòng liên hệ đến chúng tôi theo Hotline: 02363 505 717.