Năng lượng mặt trời – Những điều bạn cần biết

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được sử dụng từ mặt trời dưới dạng năng lượng điện hoặc năng lượng nhiệt. Năng lượng mặt trời có thể được thu bằng nhiều cách khác nhau, trong đó phổ biến nhất là thông qua các tấm pin quang điện mặt trời để chuyển đổi các tia mặt trời thành điện và sử dụng trong dân dụng, thương mại, vv.

Các hệ thống pin năng lượng mặt trời thường được hướng đến 3 phân khúc chính là: Hộ gia đình, thương mại – nhà xưởng và các dự án điện mặt trời tập trung. Năng lượng mặt trời ở quy mô dân cư thường được lắp đặt trên mái nhà hoặc trên các diện tích đất nhàn rỗi với quy mô thông thường từ 5 đến 20kwp, tùy thuộc vào kích thước và nhu cầu sử dụng. Các dự án năng lượng mặt trời thương mại thường được lắp đặt ở quy mô lớn hơn so với phân khúc hộ gia đình, có dải công suất đa dạng và chúng thường phục vụ cho môt mục đích là cung cấp năng lượng mặt trời “tại chỗ” cho các doanh nghiệp… Cuối cùng là các dự án điện mặt trời tập trung có quy mô lớn với công suất thường từ vài Megawatt (MW) trở lên, cung cấp một lượng điện lớn lên lưới và phục vụ cho nhiều đối tượng khách hàng khác nhau.

Cách thức mà một hệ thống năng lượng mặt trời vận hành

Tấm pin năng lượng mặt trời (solar module) bao gồm một lớp tế bào silicon, khung kim loại, bộ vỏ thủy tinh và hệ thống dây điện để truyền dòng điện từ silicon. Silicon là một phi kim có tính dẫn điện, cho phép nó hấp thụ và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Khi ánh sáng chiếu vào lớp tế bào silicon, ánh sáng sẽ làm cho các electron trong tế bào silicon chuyển động, tạo ra dòng điện. Quá trình này được gọi là hiệu ứng quang điện – chức năng chính của công nghệ pin mặt trời.

Nghiên cứu khoa học về việc tạo ra điện trên các tấm pin năng lượng mặt trời lần đầu được phát hiện bởi Edmond Becquerel vào năm 1839 với tên gọi là “vật liệu bán dẫn” – hiện tượng tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời của một số chất liệu đặc biệt.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống quang điện gồm bước sau:

Tế bào quang điện hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời (photon)
Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển xa. Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do di chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi là “lỗ trống”. Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào “lỗ trống”, và điều này tạo ra lỗ trống cho nguyên tử lân cận có “lỗ trống”. Cứ tiếp tục như vậy “lỗ trống” di chuyển xuyên suốt mạch bán dẫn tạo thành mạch dẫn điện
Các dây dẫn trên tế bào pin thu dòng diện và tạo thành dòng điện 1 chiều (DC)
Dòng diện 1 chiều DC đi qua bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời (solar inverter) và biến đổi thành dòng điện xoay chiều AC

Sơ lược về lịch sử năng lượng mặt trời

Năm 1954, Bell Labs đã phát triển tế bào quang điện bằng silicon đầu tiên. Mặc dù trước đó năng lượng mặt trời đã được phát hiện và ứng dụng theo nhiều cách khác nhau, tuy nhiên chỉ sau năm 1954 thì năng lượng mặt trời mới bắt đầu trở thành nguồn điện hiệu quả cho các thiết bị sử dụng điện trong thời gian dài. Hiệu suất chuyển đổi quang năng sang điện năng của tấm pin năng lượng đầu tiên đạt 4%, trong khi đó, công nghệ hiện đại ngày nay đã cho phép hiệu suất chuyển đổi này đạt tới 20% (ví dụ tấm pin Cheetah của Jinko hiện đạt được 20.38% hiệu suất), và con số này có thể còn gia tăng hơn nữa theo sự phát triển của công nghệ.

Mặc dù đã có tới hơn 65 năm lịch sử hình thành, tuy nhiên việc ứng dụng ban đầu là rất hạn chế, chỉ đến những năm 2009-2010 thì ngành công nghiệp này mới bắt đầu ghi dấu những bước phát triển rõ rệt trong thương mại và đặc biệt là sự bùng nổ về công nghiệp năng lượng từ năm 2015 cho đến nay với sự phát triển về công nghệ pin khiến hiệu suất tấm pin cao hơn và giá lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời giảm rõ rệt.

Chi phí năng lượng mặt trời

Song song với sự gia tăng hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời, chi phí trên mỗi Watt pin năng lượng mặt trời cũng giảm đáng kể. Chỉ riêng trong thập kỉ qua, chi phí lắp đặt hệ thống đã giảm tới hơn 60% và nhiều chuyên gia dự đoán rằng giá sẽ tiếp tục giảm trong những năm tới.

Năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng bền vững của tương lai

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo sạch, chi phí rẻ và có thể khai thác ở hầu như mọi nơi trên thế giới – nơi mà bất cứ điểm nào có ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt trái đất. Và vì nguồn năng lượng này được tạo ra từ mặt trời, do vậy mà nó đại diện cho một nguồn năng lượng vô hạn. So sánh với các nguồn nhiên liệu hóa thạch, phải mất đến hàng trăm ngàn năm để dầu, khí đốt hay than có thể hình thành, do đó nguồn tài nguyên đó là hữu hạn và việc tạo ra điện bằng cách đốt những nguồn nhiên liệu này có thể dẫn đến cạn kiệt nguồn nguyên liệu. Khác với điện gió, điện mặt trời hay thủy điện thì việc tạo ra điện lại không hề làm cạn kiệt lượng tài nguyên đó.

Mặc dù nguồn điện từ các nhiên liệu hóa thạch vẫn đang chiếm phần đa trong cơ cấu ngành công nghiệp năng lượng của nhiều quốc gia. Tuy nhiên, nhờ những cải tiến về công nghệ mà năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng đã và đang dần trở nên quan trọng hơn trong nguồn cung năng lượng trên toàn thế giới.

Thông tin bạn có thể quan tâm:

Liên hệ ngay Hotline 096 1266 888 để được tư vấn lắp đặt hệ thống pin Năng lượng mặt trời tiết kiệm và hiệu quả!

Long Tech - Chia sẻ kiến thức