Công nghệ sản xuất pin mặt trời bằng Silicon, in 3D và Hybrid

Điện mặt trời hiện nay đang ngày càng trở thành nguồn năng lượng phổ biến. Công nghệ chế tạo pin mặt trời ngày càng phát triển hơn, giúp khai thác tối đa nguồn năng lượng này…

Nội dung bài viết

Pin mặt trời là gì

Pin mặt trời (pin quang điện) là bao gồm nhiều tế bào quang điện thực hiện quá trình biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Lượng ánh sáng chiếu lên những tấm pin mặt trời sẽ làm thay đổi cường độ dòng điện, hiệu điện thế hay điện trở của pin. Mỗi tấm pin mặt trời được ghép từ nhiều tế bào quang điện thông thường có khoảng 62 hoặc 72 tế bào. Tế bào quang điện ngoài hoạt động dưới ánh nắng mặt trời còn có thể hoạt động ở ánh sáng nhân tạo.

Hoạt động của pin mặt trời

Pin năng lượng mặt trời tạo ra điện qua 3 giai đoạn

Năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành lên các cặp electron-hole trong chất bán dẫn.
Tiếp đó, các cặp electron-hole bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất bán dẫn khác nhau. Hiệu ứng này sẽ tạo ra hiệu điện thế của pin mặt trời.
Cuối cùng pin mặt trời được nối trực tiếp ra mạch ngoài để tạo nên dòng điện.

Ứng dụng và lợi ích của pin mặt trời

Pin năng lượng mặt trời có rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Tạo ra điện cho những vùng khó khăn mà điện lưới chưa vươn tới được. Phục vụ các hoạt động trên không gian như các vệ tinh được đưa lên quay xung quanh trái đất. Bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời nhờ được lắp đặt thêm các tấm pin năng lượng mặt trời. Để tìm hiểu chi tiết hơn nữa về ứng dụng của pin mặt trời hãy tham khảo bài ứng dụng năng lượng mặt trời của chúng tôi

Pin mặt trời có các lợi ích chính như:

Tạo ra nguồn năng lượng xanh: Khi mà ánh sáng mặt trời là thứ không thể thiếu với con người. Việc tận dụng một nguồn năng lượng sãn có để tạo ra điện năng phục vụ con người là một phát minh vĩ đại
Rất thân thiện với môi trường: Trong quá trình tạo ra điện năng pin mặt trời không sản sinh ra các khí độc gây hại môi trường như nhiệt điện. Không cần chặn dòng nước để xây đập như thủy điện gây biến đổi môi trường.

3 công nghệ chế tạo pin mặt trời hiện nay

Hiện nay, công nghệ sản xuất pin năng lượng mặt trời có nhiều phương pháp khác nhau được ứng dụng. Với mỗi phương pháp đều hướng đến việc sản xuất ra các tấm pin mặt trời thực hiện tốt chức năng chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành nguồn điện. Các tấm pin mặt trời được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống như điều hòa năng lượng mặt trời, xe chạy bằng năng lượng mặt trời, đặc biệt là hệ thống điện năng lượng mặt trời…

Trên thị trường hiện nay, có 3 công nghệ phổ biến chế tạo sản xuất pin mặt trời, đó là:

Công nghệ sản xuất bằng Silicon: Đây được coi là công nghệ truyền thống đầu tiên và vẫn được ứng dụng nhiều hiện nay.
Công nghệ in 3D là sự đột phá trong nghiên cứu để giúp mang lại nhiều lợi ích cạnh tranh khi có mức chi phí sản xuất thấp hơn.
Công nghệ Hybrid sản xuất ra các tấm pin có khả năng phát điện trong cả các trường hợp trời mưa.

Công nghệ sản xuất pin mặt trời bằng Silicon

Hiện nay, công nghệ chế tạo pin mặt trời từ Silicon tinh khiết có thể coi là phổ biến nhất hiện nay. Quy trình sản xuất gồm các bước sau:

Quá trình làm sạch Silicon

Đây là công đoạn đầu tiên để tạo ra Silicon cung cấp cho quá trình sản xuất ra các tấm pin mặt trời. Đầu tiên là việc cho Silicon tinh khiết từ tự nhiên dưới dạng tinh thể cứng vào trong lò nung để tạo ra carbon dioxide và Silicon nóng chảy. Tiếp theo đó sử dụng kỹ thuật floatinh zoen để tạo loại bỏ các tạp chất cũng như tách Silicon tinh khiết thành phẩm.

Làm sạch Silicon tinh thể

Trong công nghệ chế tạo pin mặt trời để tạo ra các pin quang điện cần phải sử dụng quy trình Crochralski để tạo thành các thỏi Silicon hình trị. Lúc này, một hạt đơn tinh thể Silicon sẽ được nhúng vào Silicon đa tinh thể nóng chảy. Sau đó, hạt tinh thể rút lại và xoay vòng, một phôi hình trụ của Silicon sẽ được hình thành.

Làm tấm bán dẫn Silic

Sau khi tạo thành được phôi hình trụ sẽ tiến hành cưa tròn đường kính bên trong, cắt bên trong thỏi hình trụ thành từng tấm bán dẫn Silic. Các tấm này có thể được cắt thành hình trụ, hình tròn hay hình chữ nhật. Tiếp theo đó chúng được đánh bóng để loại bỏ các dấu cưa.

Quá trình pha tạp (doping)

Để tạo ra các chất bán dẫn có khả năng dẫn điện cần sử dụng Silicon tinh khiết pha tạp với photpho và carbon để tạo ra lượng electron dư thừa. Điều này sẽ giúp hình thành sự thiếu hụt electron tương ứng để tạo ra khả năng dẫn điện. Sau đó, các tấm bán dẫn sẽ được hàn kình lại và đặt trong lò nung để gia nhiệt nhẹ nhàng dưới điểm nóng chảy của silic.

Quy trình pha tạp đặc biệt quan trọng

Các nguyên tử photpho đào bên trong Silicon xốp hơn vì thế chúng gần như trở thành chất lỏng giúp hoàn thành quá trình pha tạp.

Đặt các tiếp điểm

Việc đặt các tiếp điểm để giúp ngăn chặn không cho ánh sáng mặt trời vào tế bào. Các tiếp điểm điện cần phải rất mòng để kết nối từng tế bào năng lượng mặt trời với nhau và đến đầu thu hiện tại. Cùng lúc đó, các kim loại như laladi, bạc, niken, đồng được hút chân không thông qua quá trình quang khắc hay chỉ lắng động trên phần tiếp xúc của tế bào đã được phủ một phần bằng sáp. Sau khi đặt các tiếp điểm các miếng móng được đặt giữa các tế bào.

Phủ lớp chống phản quang

Lớp chống phản quang được sử dụng để chống phản chiếu trên bề mặt các tấm bán dẫn. Chất liệu được sủ dụng từ titan dioxit và silicon dioxit.Các chất liệu này sẽ được làm nóng lên cho các phân tử bay hơi và di chuyển đến silicon và ngưng tụ.

Đóng gói tế bào thành tấm pin

Sản phẩm hoàn thành thường được đóng gói thành các modun và đặt vào khung kim loại bằng nhôm có tấm ốp mặt sau tạo nên sự chắc chắn cùng tấm kính bằng nhựa siêu nhẹ có độ bền cao.

Chế tạo pin mặt trời bằng công nghệ in 3D

Đây là sự đột phá trong công nghệ chế tạo pin mặt trời để mang đến những lợi ích tối ưu khi mà hiện nay đây vẫn là dòng sản phẩm có giá thành khá cao trên thị trường. Quá trình sản xuất này dựa trên công nghệ nano và hiện tượng siêu dẫn để mang lại hiệu quả tốt nhất. Các pin năng lượng mặt trời được tạo ra với kỹ thuật in phun mực cho phép phun chất lỏng nhỏ giọt thông minh lên các bề mặt để tạo ra các tấm pin mỏng và có hiệu quả hấp thụ tốt hơn.

Công nghệ pin mặt trời Hybrid

Đây là công nghệ pin mặt trời tối ưu nhất hiện nay khi có thể khắc phục được nhược điểm của các loại pin trước khi có khả năng cung cấp năng lượng khi cả trời nắng lẫn trời mưa. Sau khi tạo ra các tấm pin mặt trời sẽ thực hiện phủ lớp polymer lên tên để giúp tạo ra năng lượng từ các hạt mưa. Đây là công nghệ vượt trội được áp dụng hiện nay.

Trên đây là 3 công nghệ chế tạo pin mặt trời được sử dụng phổ biến hiện nay. Với mỗi loại sẽ có các ưu điểm riêng biệt nên sẽ được cân nhắc kỹ khi sản xuất. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào, hãy để lại comment, HT Solar Xanh sẽ trả lời trong thời gian sớm nhất!HT Solar Xanh là đơn vị chuyên cung cấp BỘ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GIA ĐÌNH – Chúng tôi tự tin có thể mang đến những giải pháp về điện mặt trời phù hợp nhất cho mọi Quý khách hàng. Giúp Quý khách hàng không tốn chi phí tiền điện hàng tháng. Hãy liên hệ với chúng tôi hôm nay để nhận được chương trình khuyến mãi mới nhất.