MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI ............................................................. 4
1.1.

Nguồn năng lƣợng mặt trời .................................................................................... 4

1.2.

Pin mặt trời ............................................................................................................. 4

1.2.1.
1.3.

Giới thiệu chung về pin mặt trời ..................................................................... 4

Ứng dụng của pin mặt trời trong đời sống, khoa học và sản xuất ....................... 13

1.3.1.

Tích hợp vào thiết bị ..................................................................................... 13

1.3.2.

Nguồn điện di động ....................................................................................... 14

1.3.3.

Nguồn điện cho tòa nhà................................................................................. 15

1.3.4.

Nhà máy điện mặt trời ................................................................................... 16

CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH HĨA PIN MẶT TRỜI VÀ XÉT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG
LÊN CÔNG SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI, TÌM ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI ........ 18
2.1. Mơ hình hóa đối tế bào pin mặt trời ........................................................................ 18
2.2. Mơ phỏng dàn pin ................................................................................................... 21
2.3. Xét ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ, cƣờng độ chiếu sáng ................................ 23
2.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên dòng điện, điện áp và công suất .......................... 23
2.3.2. Ảnh hƣởng của cƣờng độ chiếu sáng lên dịng điện, điện áp, cơng suất .......... 25
2.4.1. Các kỹ thuật tìm điều khiển bám cơng suất cực đại ......................................... 27
2.4.2. Các phƣơng pháp xác định điểm có cơng suất cực đại ..................................... 27
Chƣơng 3 : Bộ Biến đổi DC-DC ....................................................................................... 32
3.1 Phƣơng pháp mơ hình hóa bộ biến đổi kiểu DC/DC ............................................... 32
3.1.1 Phƣơng pháp trung bình khơng gian trạng thái ................................................. 32
3.1.2 Phƣơng pháp trung bình hóa mạch đóng cắt ..................................................... 35
3.1.3 Kết luận .............................................................................................................. 36
3.2 Mơ hình tốn học bộ biến đổi kiểu Boost ................................................................ 36
3.2.1 Xây dựng theo phƣơng pháp trung bình khơng gian trạng thái. ........................ 36
3.2.2 Trung bình hóa mạng đóng cắt cho sơ đồ Boost converter. .............................. 37
1


3.3 Bộ lƣu trữ năng lƣợng acquy ................................................................................... 43
3.3.1 Tổng quan về acquy ........................................................................................... 43
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO PIN MẶT TRỜI ............................... 47
4.1 Điều khiển cuốn chiếu (backstepping) ..................................................................... 47
4.1.1 Giới thiệu ........................................................................................................... 47
4.1.2 Ví dụ về phƣơng pháp điều khiển cuốn chiếu ................................................... 47
4.1.3 Điều khiển cuốn chiếu cho hệ thống.................................................................. 49

CHƢƠNG 5: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG .......................................................................... 52
5.1 Tổng quan về hệ thống pin ....................................................................................... 52
5.1.1 Khối pin mặt trời ................................................................................................ 53
5.1.2 Khối tìm điểm cực đại (MPPT) ......................................................................... 54
5.1.3 Bộ điều khiển ..................................................................................................... 54
5.1.4 Khối chuyển đổi và acquy ................................................................................. 55
5.2 Kết quả mô phỏng .................................................................................................... 56
5.2.1 Khi cƣờng độ chiếu sáng thay đổi ..................................................................... 56
5.2.2 Xét hệ pin mặt trời khi nhiệt độ môi trƣờng thay đổi ........................................ 58
5.3 Kết luận .................................................................................................................... 60
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 62

2


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển của khoa học cơng nghệ thì con ngƣời đã tạo ra nhiều
thành tựu có ứng dụng thiết thực cho cuộc sống. Và năng lƣợng cũng là một đề tài cho
chúng ta nghiên cứu và phát triển. Từ nhiều năm trƣớc chúng ta đã quen với sử dụng các
nguồn năng lƣợng nhƣ than đá, dầu mỏ, thủy điện…để phục vụ cho cuộc sống, nhƣng
những nguồn năng lƣợng này càng ngày càng cạn kiệt và nó cũng ảnh hƣởng rất lớn đến
mơi trƣờng và con ngƣời. Vậy vấn đề cấp bách hàng đầu của chúng ta là phải nghiên cứu
và phát triển các nguồn năng lƣợng sạch để hạn chế đƣợc những nhƣợc điểm trên.Và
năng lƣợng mặt trời là một trong những hƣớng để giải quyết đƣợc yêu cầu trên. Năng
lƣợng mặt trời là loại năng lƣợng tái sinh có rất nhiều ƣu điểm nhƣ ít tác động đến mơi
trƣờng, nguồn dự trữ là vô hạn. Tuy nhiên hạn chế của giải pháp này là chi phí lắp đặt
cịn khá cao, vì vậy vấn đề đặt ra là sử dụng tối đa hiệu quả của hệ thống pin mặt trời.
Với tính ứng dụng cao của giải pháp trên thì em đƣợc thầy Đỗ Trọng Hiếu giao cho
đề tài “Điều khiển bám công suất cực đại cho hệ pin năng lƣợng mặt trời sử dụng phƣơng

pháp điều khiển cuốn chiều (backstepping)” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp. Nội dung
chính của đồ án gồm có những phần sau:
- Chƣơng 1: Tìm hiểu tổng quan về pin mặt trời và nguyên lý hoạt động của dàn pin.
- Chƣơng 2: Mơ hình hóa dàn pin và xét ảnh hƣởng của các yếu tố lên công suất pin, tìm
điểm cơng suất cực đại.
-Chƣơng 3: Giới thiệu bộ biến đổi DC-DC.
- Chƣơng 4: Thiết kế bộ điều khiển bám công suất bằng phƣơng pháp Backstepping.
- Chƣơng 5: Mô phỏng và kiểm chứng trên matlab.
Sau khi làm xong đồ án thì em đã củng cố cho mình những kiến thức đã đƣợc học
nhƣ bộ biến đổi DC-DC, mơ hình hóa đối tƣợng và cịn biết thêm về pin mặt trời. Cùng
với đó trong q trình mơ phỏng thì cũng cho em thấy rõ đƣợc sự ảnh hƣởng của điều
kiện thực tế lên pin mặt trời. Nhƣng do kiến thức cịn nhiều hạn chế nên trong q trình
làm đồ án thì cịn nhiều sai sót, vì vậy em mong đƣợc sự giúp đỡ của thầy cô để đồ án của
em đƣợc hoàn thiện hơn. Qua đây em xin đƣợc cảm ơn thầy TS. Đỗ Trong Hiếu, là ngƣời
giao và trực tiếp hƣớng dẫn tận tình cho em trong suốt quá trình làm đồ án. Và em cũng
xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hóa cơng nghiệp trƣờng
Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện để em có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp
này.

3


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PIN MẶT TRỜI
1.1. Nguồn năng lƣợng mặt trời
Nguồn năng lƣợng mặt trời là nguồn năng lƣợng phong phú, xanh, sạch, ít ảnh hƣởng
tới mơi trƣờng. Năng lƣợng mặt trời có thể áp dụng bất cứ nơi nào mà có ánh sáng mặt
trời. Tuy nhiên nguồn năng lƣợng này cịn có hạn chế là phụ thuộc vào các yếu tố thời
tiết nhƣ nhiệt độ, cƣờng độ bức xạ,công suất phát ra không ổn định. Để tạo đƣợc nguồn
điện lớn thì cần phải lắp đặt các tấm pin ở một khu vực rộng lớn, có thời gian chiếu sáng
dài trong ngày.


1.2. Pin mặt trời
1.2.1. Giới thiệu chung về pin mặt trời

Hình 1: Pin mặt trời
4


Cùng với những yêu cầu phát triển bền vững thì nguồn năng lƣợng cũng bị cạn kiệt
dần. Hằng năm, toàn thế giới tiêu thụ gần nhƣ 90% lƣợng hóa thạch (than đá, dầu mỏ và
khí tự nhiên). Trong khi đó, đây lại là những chất gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng
đến Trái đất.Thêm vào đó, năng lƣợng hạt nhân cũng không sử dụng đƣợc nhiều nữa một
phần là do bị cạn kiệt, mặt khác là do tính khơng an tồn sau khi xảy ra những sự cố
phóng xạ ở Nhật Bản hay Liên Xô. Năng lƣợng thủy điện cũng lên xuống thất thƣờng do
biến đổi khí hậu. Chính vì vậy, khả năng cung cấp nƣớc cho các cơng trình thủy điện
cũng rất hạn chế. Điều này gây nên nhiều bất lợi cho cuộc sống hằng ngày. Mục tiêu các
nhà khoa học hƣớng đến trong thời điểm hiện tại và tƣơng lai là các nguồn năng lƣợng tự
nhiên nhƣ: gió, mặt trời,…Năng lƣợng mặt trời là nguồn năng lƣợng tái tạo đƣợc lựa
chọn. Cứ 40 phút trôi qua, mặt trời cung cấp cho trái đất nguồn năng lƣợng nhiều hơn
chúng ta sử dụng trong trong một năm. Trong 40 phút ít ỏi, bạn có thể ngồi tán gẫu với
bạn bè hay xem phim thì mặt trời đã cung cấp đủ một lƣợng nhiệt đủ để sử dụng trong
365 ngày. Đây quả là một con số đáng bất ngờ. Hơn thế nữa, mỗi mét vuông bề mặt Trái
đất đƣợc ánh nắng Mặt trời chiếu thẳng vào lúc quang mây có thể cung cấp 1 kW công
suất ánh sáng, tức là xấp xỉ 4.000 kWh mỗi năm. Hiệu suất của các pin Mặt trời phổ biến
ở mức 25%, nên cần phải có 4m2 diện tích để thu đƣợc cơng suất 1 kW. Vì vậy, để cung
cấp năng lƣợng cho cả thế giới trong một năm, cần diện tích khoảng 100 triệu km2, tƣơng
đƣơng với tổng diện tích của cả đại lục Á – Âu và châu Mỹ, hay 2/3 tổng diện tích các
châu lục – đây là một điều khơng tƣởng! Chính vì vậy, theo bảng cân đối năng lƣợng tồn
cầu trong tƣơng lai, năng lƣợng tái tạo trong đó bao gồm cả năng lƣợng Mặt trời chỉ
chiếm một tỷ trọng khiêm tốn là 10%.Trong khi đó, nguồn năng lƣợng mặt trời khơng

cịn chỉ thể hiện những gì nó chiếu sáng bên ngồi mà cịn cả nội năng bên trong của mỗi
tia sáng. Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và chứng minh rằng: đằng sau nguồn năng
lƣợng đƣợc chiếu sáng bên ngồi đó là cả một thế giới năng lƣợng ẩn dấu bên trong. Khi
sử dụng, trái đất chỉ dùng một phần trong tồn bộ hệ thống năng lƣợng đó.Chính vì vậy,
sau khi hiểu đƣợc nguyên lý hoạt động của nguồn năng lƣợng mặt trời, bạn có thể sử
dụng một cách hiệu quả để không chỉ khai thác lƣợng năng lƣợng mà mặt trời cung cấp
hàng ngày mà còn cả nội năng trong đó nữa.Theo ƣớc tính, 1m2 bề mặt trái đất có thể hút
0,25 kW cơng suất từ năng lƣợng mặt trời. Vì vậy, nếu tận dụng đƣợc hết cơng suất cũng
nhƣ biết cách sử dụng thì khả năng cung cấp năng lƣợng của mặt trời phải lên đến 1triệu
lần nhƣ vậy. Đồng thời, khả năng chiếu sáng của nguồn năng lƣợng này không hạn chế
về không gian địa lý cũng nhƣ thời gian.Và quan trọng hơn là mặt trời cung cấp một
nguồn năng lƣợng dồi dào không cạn kiệt và khơng sản sinh ra khí thải carbon dioxide.
Do đó, việc phát triển ngành công nghệ năng lƣợng mặt trời đang đƣợc rất nhiều nhà
khoa học quan tâm để nghiên cứu và phát triển.
5


a) Lịch sử của pin mặt trời
Mọi chuyện bắt đầu với Willoughby Smith (1828-1891), một kỹ sƣ điện ngƣời
Anh. Năm 1848, Smith bắt đầu làm việc cho công ty điện Gutta Percha với cơng việc
chính là phát triển dây điện tín bằng sắt và đồng. Năm 1849, ơng tham gia quản lý các dữ
án dây điện tín lắp đặt ngầm và ông việc của ông vẫn tiếp tục nhƣ thế trong suốt vài thập
kỷ sau đó. Mãi cho tới năm 1873, Smith phát triển phƣơng pháp kiểm tra tính liên tục của
dây dẫn đã đƣợc lắp đặt ngầm dƣới lòng đất. Để chế tạo mạch điện kiểm tra, ông cần một
loại bán vật liệu có điện trở cao và cuối cùng, ông đã chọn selen. Trên lý thuyết của
Smith, selen hồn tồn thích hợp với u cầu do ơng đặt ra. Tuy nhiên, Smith đã phát
hiện ra một vấn đề nảy sinh là: vào ban đêm, các thanh selen hoạt động đúng với yêu cầu
của Smith. Độ dẫn điện của selen tăng lên đáng kể khi tiếp xúc với ánh sáng mạnh. Để
kiểm chứng lại nguyên nhân, Smith đã đặt thanh selen vào bên trong chiếc hộp có nắp
trƣợt. Khi nắp đƣợc đóng kín và khơng có ánh sáng lọt vào, thanh selen có điện trở cao

nhất và thực hiện đúng nhiệm vụ ngăn cản dòng điện. Nhƣng khi chiếc nắp đƣợc trƣợt ra
để ánh sáng tràn vào, dòng điện chạy qua ngày càng đƣợc tăng cƣờng và tăng theo cƣờng
độ ánh sáng chiếu vào. Khi đó, Smith đã đăng tải phát hiện của mình trên tạp chí Nature
với nội dung "Tác động của ánh sáng lên selen thông qua q trình truyền tải dịng điện".
Bài báo cáo đã gây nên sự chú ý đối với nhiều nhà khoa học trên khắp Châu Âu thời bấy
giờ. Với nghiên cứu của mình, Smith đƣợc cơng nhận là ngƣời đầu tiên khám phá ra chất
quang điện của nguyên tố selen. Khám phá này đã tạo tiền đề cho việc chế tạo ra pin.
Tiếp đó, Smith đã thực hiện hàng lọat thí nghiệm để xác định xem bản chất ánh sáng mặt
trời đã tác dụng nhƣ thế nào lên thanh selen? Tác dụng nhiệt hay tác dụng quang. Trong
một thí nghiệm, ơng đã đặt thanh selen vào trong một máng cạn chứa nƣớc. Nƣớc trong
máng có tác dụng ngăn chặn nhiệt độ từ mặt trời nhƣng vẫn giữ lại tác dụng của ánh sáng
lên thanh selen. Kết quả của thí nghiệm nói trên cho thấy, khi đã loại vấn đề nhiệt và chỉ
giữ lại ánh sáng từ mặt trời, phản ứng của thanh selen vẫn giống nhƣ lần đầu Smith phát
hiện ra. Và cuối cùng, ông đã đi đến kết luận rằng điện trở của selen thay đổi theo cƣờng
độ ánh sáng.Sau Smith, trong số nhiều nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu tác dụng của ánh
sáng lên selen có 2 nhà khoa học tại Anh: giáo sƣ William Grylls Adams và học trị của
ơng là Richard Evans Day. Trong suốt cuối những năm 1870, hai ngƣời đã thực hiện rất
nhiều thí nghiệm với selen. Một trong số những thí nghiệm đó là thắp một cây nến đặt
cách thanh selen đã qua sử dụng 1 inch. Khi ngọn nến vừa đƣợc thắp lên, kim trên thiết bị
đo điện lập tức có phản ứng. Khi ánh sáng từ cây nến bị che lại, kim trên thiết bị đo điện
lập tức trở về vị trí số 0. Phản ứng nhanh chóng này đã một lần nữa củng cố kết luận của
Smith rằng chính ánh sáng mới là tác nhân chính ảnh hƣởng đến tính dẫn điện của thanh
selen. Vì nếu có ảnh hƣởng của tác dụng nhiệt thì cây kim trong thiết bị đo điện sẽ dịch
chuyển từ từ mà không tăng giảm đột ngột. Nhóm hai nhà nghiên cứu này cảm thấy mình
6


đã khám phá ra một vấn đề hoàn toàn mới chƣa từng có trƣớc đó là ánh sáng có khả năng
gây ra "một dòng điện" trên một loại chất rắn. Adams và Day đã gọi tên dòng điện sản
sinh nhờ ánh sáng là "quang điện". Vài năm sau đó, nhà phát minh ngƣời Mỹ Charles

Fritts đã tạo nên một bƣớc tiến lớn trong công nghệ khi chế tạo thành công một mô đun
quang điện đầu tiên trên thế giới. Với mô đun đầu tiên, Fritts đã phủ một lớp mỏng và
rộng lên một chiếc dĩa kim loại. Sau đó, ơng đã dùng một lá vàng cực mỏng và bán trong
suốt để bao phủ lên chiếc dĩa. Theo báo cáo của Fritts, mơ đun selen do ơng chế tạo có
thể tạo ra một dịng điện liên tục, ổn định và có cƣờng độ đáng kể.... không chỉ với ánh
sáng ban ngày, ánh sáng yếu mà còn hoạt động với cả ánh sáng bóng đèn.

Hình 2 : Nhà phát minh ngƣời Mỹ Charles Fritts và mô đun quang điện đầu tiên
Với thành cơng của mình, Frotts đã lạc quan dự đốn rằng mơ hình các tấm quang
điện của ơng có thể thay thế đƣợc phƣơng pháp tạo ra điện bằng cách đốt than vốn đang
đƣợc sử dụng phổ biến bấy giờ. Tuyên bố của ông ra đời 3 năm sau khi Thomas Edison
chế tạo ra phƣơng pháp sản xuất điện bằng nhiệt lƣợng từ đốt nhiên liệu hóa thạch nhƣ
than, dầu...Tiếp theo, Fritts đã gửi một tấm quang điện của mình cho Werner von
Siemens, nhà phát minh với danh tiếng sánh ngang với Edison vào thời đó. Trƣớc dịng
điện mà tấm quang điện của Fritts tạo ra đƣợc, Siemens và các nhà khoa học Đức đã rất
ấn tƣợng. Họ đã đồng loạt trình bày tấm quang điện cho viện hàn lâm khoa học hoàng gia
Phổ. Siemens đã báo cáo với giới khoa học trên thế giới rằng: "Mơ đun của ngƣời Mỹ
trình bày với chúng tơi, lần đầu tiên có thể chuyển đổi trực tiếp năng lƣợng của ánh sáng
mặt trời thành năng lƣợng điện". Siemens đã nhận định rằng quang điện chính là khám
phá khoa học quan trọng và sâu rộng nhất. James Clerk Maxwell (1831-1879), nhà vật lý
ngƣời Scotland nổi tiếng với các định luật cơ bản về điện trƣờng, đã rất đồng tình với
nhận định của Siemens. Maxwell đã ca ngợi cơng trình nghiên cứu quang điện nhƣ
là "một đóng góp vơ giá đối với khoa học". Cùng quan điểm với Minchin, Albert Einstein
cho rằng khoa học đƣơng thời vẫn chƣa phát hiện và đo lƣờng tất cả những dạng năng
7


lƣợng truyền từ Mặt Trời đến Trái Đất. Trong một nghiên cứu táo bạo đƣợc xuất bản vào
năm 1905, Einstein đã nêu ra một thuộc tính của ánh sáng mà các nhà khoa học trƣớc đó
khơng cơng nhận. Ơng đã phát hiện ra rằng ánh sáng bao gồm các "gói" năng lƣợng và

ơng gọi đó là quanta (hiện nay là các photon). Đúng với những gì Minchin dự đốn,
Einstein lập luận rằng lƣợng năng lƣợng mà các quanta ánh sáng sẽ đƣợc biểu hiện dƣới
các hình thức khác nhau và phụ thuộc vào bƣớc sóng của ánh sáng. Một cách cụ thể hơn,
bƣớc sóng càng ngắn, năng lƣợng càng lớn. Bƣớc sóng ngắn nhất có thể mang năng
lƣợng nhiều gấp 4 lần so với bƣớc sóng dài nhất. Mơ tả táo bạo của Einstein về bản chất
ánh sáng, kết hợp với việc phát hiện ra electron đã làm cho hàng loạt nhà khoa học bắt
đầu nghiên cứu kỹ hơn về tác động của ánh sáng. Tất cả những điều này đều là bƣớc
ngoặc cho sự phát triển của quang điện trong thế kỷ 19. Tất cả những bí ẩn trƣớc đó xoay
quanh ánh sáng mặt trời và quang điện đã có thể đƣợc lý giải trong khn khổ khoa học.
Trong những loại vật liệu nhƣ selen, các photon mang đủ năng lƣợng cần thiết có khả
năng tác động vào những electron liên kết yếu và khiển nó di chuyển khác với quỹ đạo
ban đầu. Khi dây dẫn điện đƣợc gắn với thanh selen, các electron đƣợc giải phóng bởi
năng lƣợng photon sẽ di chuyển trong dây dẫn và tạo thành dịng điện. Các thí nghiệm
trong thế kỷ 19 bắt đầu gọi hiện tƣợng trên là quang điện. Việc lý giải một cách rõ ràng
hiện tƣợng quang điện đã kích thích các nhà khoa học nghiên cứu sâu hơn nhằm tìm
phƣơng pháp tạo ra quang điện dƣới quy mô công nghiệp. Từ đó thực hiện ƣớc mơ khai
thác nguồn năng lƣợng sạch và vô tận từ mặt trời. Mọi chuyện xoay quanh việc khai thác
quang điện tƣởng chừng nhƣ đã chấm dứt mãi cho tới khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra
các khả năng của Silic. Đây là bƣớc ngoặc lớn trong sự phát triển của pin mặt trời. Các
nhà nghiên cứu đã vơ tình phát hiện ra khả năng này trong q trình chế tạo ra các bóng
bán dẫn silic - thành phần chính của mọi thiết bị điện tử ngày nay. Hai nhà khoa học là
Calvin Fuller và Gerald Pearson thuộc phịng thí nghiệm nổi tiếng Bell Laboratories (hiện
nay là phịng thí nghiệm AT&T), đều là những nhà tiên phong trong việc chế tạo điốt bán
dẫn silic từ hình thành các lý thuyết ban đầu đến thực tiễn chế tạo. Pearson đƣợc các
đồng nghiệp mô tả là một con ngƣời "thực nghiệm của thực nghiệm". Còn Fuller, một
nhà hóa học đã đóng góp một phần khơng nhỏ với việc phát hiện ra các chất bổ sung
thêm vào silic làm cho nó từ một chất kém dẫn điện trở thành một chất dẫn điện ƣu việt.
Trong nghiên cứu, Fuller đã cung cấp cho Pearson một mẩu silic có chứa một lƣợng nhỏ
gali. Sự có mặt của gali làm cho silic tích sẵn tích điện dƣơng. Theo cơng thức của Fuller,
khi Pearson nhúng mẫu silic chứa gali vào trong bể chứa liti nóng, phần silic ngập trong

dung dịch sẽ tích điện âm. Tại vị trí tiếp giáp giữa phần tích điện âm và phần tích điện
dƣơng, một điện trƣờng bền sẽ đƣợc tạo thành. Đây chính là cấu trúc p-n nơi tất cả các
hoạt động điện diễn ra. Cấu trúc chuyển tiếp p-n chính là thành phần trung tâm của điốt
bán dẫn và của cả pin năng lƣợng mặt trời.
8


Hình 3: Cấu trúc chuyển tiếp p-n, thành phần quan trọng nhất của điốt bán dẫn
Trong khi Fuller và Pearson đang nghiên cứu cải tiến các điốt bán dẫn, một nhà
khoa học khác cũng thuộc phịng thí nghiệm Bell, Daryl Chapin bắt đầu nghiên cứu việc
năng lƣợng trong pin bị suy giảm khi sử dụng tại những khu vực có độ ẩm cao. Trong bất
cứ khí hậu nào khác, loại pin khô truyền thống sẽ thực hiện tốt chức năng của mình. Duy
chỉ tại những vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, vịng đời của pin trở nên ngắn hơn so với
khi sử dụng tại các vùng khí hậu khác. Phịng thí nghiệm giao nhiệm vụ cho Chapin tìm
một loại pin năng lƣợng khác khả thi hơn nhƣ năng lƣợng gió, máy phát điện nhiệt, hơi
nƣớc... Chapin đã đề xuất phát triển pin năng lƣợng mặt trời và đề xuất đã đƣợc phịng thí
nghiệm chấp thuận. Vào cuối tháng 2 năm 1953, Chapin bắt đầu thực hiện nghiên cứu
quang điện. Để có thể đƣa một tấm pin mặt trời vào khai thác thƣơng mại, Chapin đặt ra
mục tiêu là phải tạo ra đƣợc một tấm pin có thể tạo ra đƣợc dịng điện cơng suất 4,9W
trên mỗi mét vng và hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng là cao nhất.
Việc nghiên cứu của Chapin đã lan tới tai của Pearson. Ơng đã nói với Chapin về phát
hiện tình cờ của mình và đƣa cho Chaplin mẫu silic pha gali. Ngay lập tức, Chapin tiến
hành thử nghiệm dƣới ánh sáng mặt trời và nhận thấy phát hiện của Pearson là hồn tồn
chính xác. Theo đo lƣờng của Chapin, pin mặt trời bằng mẫu Silic do Pearson cung cấp
có hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng là 2,3%, lớn gấp 5 lần so với pin
bằng Selen. Kể từ lúc đó, Chapin chuyển sang tập trung nghiên cứu phát triển pin mặt
trời bằng silic. Dựa trên các tính tốn giả thuyết của mình, Chapin dự đốn pin mặt trời
bằng silic có thể khai thác năng lƣợng mặt trời với hiệu suất lên tới 23% nếu đạt điều
kiện lý tƣởng. Tuy nhiên, mục tiêu ban đầu do ông đặt ra là hiệu suất chuyển đổi vào
9



khoảng 6%. Đây là ngƣỡng mà các kỹ sƣ thời bấy giờ đặt ra nếu muốn tạo thành một loại
pin quang điện và coi nó là một nguồn năng lƣợng điện thực sự. Tuy nhiên, dù đã thực
hiện rất nhiều thử nghiệm với các phƣơng pháp khác nhau, Chapin vẫn chƣa có tiến triển
so với ban đầu. Có những trở ngại xuất hiện và dƣờng nhƣ không thể vƣợt qua. Và
Chapin tìm lại những lý thuyết lƣợng tử ánh sáng của Enstein cũng nhƣ các nghiên cứu
về bán dẫn trƣớc đó của Pearson và Fuller. Cuối cùng, ơng nhận ra một điều rằng cần
phải nhờ đến sự giúp đỡ của Fuller nhằm đƣa cấu trúc chuyển tiếp p-n càng gần với bề
mặt pin càng tốt. Bên cạnh đó, Chapin nhận thấy bề mặt của tấm silic quá sáng bóng nên
sẽ phản xạ lại một lƣợng ánh sáng đáng kể. Do đó, ơng chọn cách phủ một tấm plastic
mờ. Tiếp theo, ông phủ một lớp Bo lên trên bề mặt trên cùng của tấm pin quang điện để
có thể thu đƣợc nhiều photon hơn.Và kết quả cuối cùng là tấm pin mặt trời đúng nhƣ mục
tiêu của Chapin đặt ra - có hiệu suất chuyển đổi 6%. Nhóm 3 nhà khoa học đã báo cáo
cơng trình nghiên cứu với viện hàn lâm khoa học quốc gia về những thành công đạt đƣợc.
Ngày 25/4/1954, giám đốc của phịng thí nghiệm Bell đã chính thức giới thiệu tấm pin
mặt trời cho giới báo chí. Đó là một bảng chứa các tế bào quang điện có thể tạo ra một
lƣợng điện năng để quay một đu quay Ferris đƣờng kính 21 inch. Ngày hơm sau tại
Washington, các nhà khoa học tại Bell đã dùng nguồn quang điện thu đƣợc để chạy một
chiếc máy thu thanh, phát giọng nói và những bài hát trƣớc sự chứng kiến của các nhà
khoa học hàng đầu từ khắp nƣớc Mỹ. Các tờ báo tại Mỹ đã gọi đây là nhiên liệu vơ tận và
có thể thay thế cho than đá, dầu và sánh ngang với uranium.
b) Cấu tạo và phân loại pin
Pin quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (Solar ceel) là phần
tử bán dẫn có chứa trên bề mặt số lƣợng lớn các cảm biến ánh sáng là các diot quang thực
hiện biển đổi năng lƣợng ánh sáng thành năng lƣợng điện.Các loại pin thong dụng hiện
nay chủ yếu đƣợc làm từ các tinh thể silic. Silic thuộc nhóm IV, tức là có 4 electron lớp
ngồi cùng. Silic có thể kết hợp với silicon khác để tạo nên chất rắn. Cơ bản có 2 loại
chất rắn silicon, đa thù hình (khơng có trật tự sắp xếp) và tinh thể (các nguyên tử sắp xếp
theo thứ tự dãy không gian 3 chiều). Pin năng lƣợng mặt trời phổ biến nhất dùng đa tinh

thể silicon. Silicon đƣợc biết đến là một chất bán dẫn. "Chất bán dẫn là vật liệu trung gian
giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Chất bán dẫn hoạt động nhƣ một chất cách điện ở
nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ phịng". Với tính chất nhƣ vậy, silicon là một
thành phần quan trọng trong cấu tạo của pin năng lƣợng mặt trời.Silicon tuy có mức dẫn
điện hạn chế nhƣng nó có cấu trúc tinh thể rất phù hợp cho việc tạo ra chất bán dẫn.
Nguyên tử silicon cần 4 electron để trung hịa điện tích nhƣng lớp vỏ bên ngồi một
ngun tử silicon chỉ có một nửa số electron cần thiết nên nó sẽ bám chặt với các ngun
tử khác để tìm cách trung hịa điện tích.
10


.

Hình 4: Minh họa tế bào quang
điện
Để tăng độ dẫn điện của silicon, các nhà khoa học đã “tạp chất hóa” nó bằng cách
kết hợp nó với các vật liệu khác. Quá trình này đƣợc gọi là “doping” và silicon pha tạp
với các tạp chất tạo ra nhiều electron tự do và lỗ trống. Một chất bán dẫn silicon có hai
phần, mỗi phần đƣợc pha tạp với một loại vật liệu khác. Phần đầu tiên đƣợc pha với phốt
pho, phốt pho cần 5 electron để trung hịa điện tích và có đủ 5 electron trong vỏ của nó.
Khi kết hợp với silicon, một electron sẽ bị dƣ ra. Electron đặc trƣng cho điện tích âm nên
phần này sẽ đƣợc gọi là silicon loại N (điện cực N). Để tạo ra silicon loại P (điện cực P),
các nhà khoa học kết hợp silicon với boron. Boron chỉ cần 3 electron để trung hịa điện
tích và khi kết hợp với silicon sẽ tạo ra những lỗ trống cần đƣợc lấp đầy bởi electron.Khi
chất bán dẫn silicon tiếp xúc với năng lƣợng, các electron tự do ở điện cực N sẽ di
chuyển sang để lấp đầy các lỗ trống bên điện cực P. Sau đó, các electron từ điện cực N và
điện cực P sẽ cùng nhau tạo ra điện trƣờng. Các tế bào năng lƣợng mặt trời sẽ trở thành
một diode, cho phép electron di chuyển từ điện cực P đến điện cực N, không cho phép di
chuyển ngƣợc lại.Tất nhiên, để kích hoạt q trình cần có năng lƣợng tiếp xúc với các tế
bào silicon. Ánh sáng mặt trời bao gồm các hạt rất nhỏ gọi là photon đƣợc tỏa ra từ mặt

trời, các hạt nhỏ năng lƣợng có thể tiếp xúc với các tế bào năng lƣợng mặt trời và nới
lỏng liên kết của các electron ở điện cực N. Sự di chuyển của các elentron tự do từ điện
cực N tới điện cực P tạo ra dòng điện. Khi điện trƣờng đã đƣợc tạo ra, tất cả những gì
chúng ta cần làm là thu thập và chuyển nó thành dịng điện có thể sử dụng. Một bộ biến
tần đƣợc gắn với các tế bào năng lƣợng mặt trời sẽ biến dòng điện từ một chiều (DC)
thành dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện xoay chiều là dòng điện chúng ta đang sử
11


dụng ở khắp mọi nơi. Song Pin mặt trời hiện tại vẫn thiếu hiệu quả các công nghệ biến
ánh sáng mặt trời thành điện hiện tại vẫn kém hiệu quả. Các tấm pin mặt trời chƣa thể
hấp thụ toàn bộ năng lƣợng của ánh sáng mặt trời. Nói chung, những tế bào năng lƣợng
mặt trời tốt nhất hiện tại chỉ có thể chuyển 25% năng lƣợng mà nó nhận đƣợc thành điện.
Tại sao vậy? Thực tế là ánh sáng mặt trời, nhƣ tất cả các loại ánh sáng khác, bao gồm một
quang phổ với các bƣớc sóng khác nhau, mỗi bƣớc sóng có một cƣờng độ khác nhau. Có
những bƣớc sóng q yếu khơng thể giải phóng các electron cịn một số bƣớc sóng lại
quá mạnh với silicon,hơn nữa, các tấm pin mặt trời cần đƣợc đặt ở những vị trí cực kỳ
đặc biệt. Góc của các tấm pin mặt trời cần đƣợc tính tốn để có thể nhận đƣợc tối đa
lƣợng ánh sáng mặt trời và đƣơng nhiên những tấm pin mặt trời chỉ thực sự hữu ích nếu
đƣợc đặt ở nơi có nhiều ánh sáng mặt trời. Đặt tấm pin mặt trời ở những nơi có thời tiết ít
nắng sẽ biến chúng thành những tác phẩm nghệ thuật lố bịch và tốn kém. Các nhà khoa
học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm phát triển những tấm pin mặt trời hiệu quả hơn.
Các tế bào năng lƣợng mặt trời dạng màng mỏng, đƣợc sản xuất từ cadmium, mỏng hơn
nhiều so với tế bào silicon và có khả năng hấp thụ năng lƣợng mặt trời tốt hơn. Nhƣng
hiện tại, khả năng biến năng lƣợng thu thập đƣợc thành điện năng của tế bào năng lƣợng
mặt trời cadmium vẫn còn khá kém. Tuy nhiên, các nhà khoa học muốn nghiên cứu thêm
về loại tế bào năng lƣợng mặt trời này bởi chúng có mức giá rẻ và kích thƣớc thuận
tiện.Một trong những phát kiến lớn khác đáng đƣợc nhắc tới là “silicon đen”. Silicon
đen là silicon đã qua xử lý để có bề mặt màu đen bởi màu đen hấp thụ ánh sáng tốt
hơn.Silicon đen sẽ tạo ra các tế bào năng lƣợng mặt trời có khả năng hấp thụ tốt hơn, đặc

biệt là ở những khu vực thƣa ánh sáng mặt trời hoặc thƣờng tiếp xúc với ánh sáng mặt
trời ở góc độ thấp. Hạn chế lớn nhất ở thời điểm hiện tại đó là q trình tạo màu đen cho
silicon làm tăng diện tích bề mặt của nó, điều này khiến gia tăng khả năng tái kết hợp của
electron. Các electron tự do sẽ tìm kiếm sự tái kết hợp với tế bào silicon chứ không di
chuyển nhằm tham gia với một nguyên tử khác để tạo ra dịng điện. Q trình nghiên cứu
silicon đen vẫn đang tiếp diễn. Gần đây, các nhà khoa học Phần Lan đã tìm ra phƣơng
pháp giảm các trƣờng hợp tái kết hợp, tăng khả năng chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành
điện năng lên 22,1%. Hiện mức chuyển hóa này vẫn chƣa bằng silicon điển hình nhƣng
chắc chắn nó sẽ đƣợc cải tiến trong tƣơng lai. Có 3 loại pin đƣợc làm từ tinh thể silic là:
- Đơn tinh thể silic. Loại này có hiệu suất lên tới 16%.
- Đa tinh thể làm từ các thỏi silic nung chảy,sau đó đƣợc làm nguội và làm rắn lại. Loại
pin này có giá thành rẻ hơn pin đơn tinh thể nhƣng hiệu suất lại thấp hơn.
- Dải Silic tạo từ các miếng phim mỏng từ Silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại
này thƣờng có hiệu suất thấp nhất nhƣng cũng là loại rẻ nhất trong các loại vì khơng cần
phải cắt từ thỏi Silicon.

12


Để có thể sử dụng nguồn điện từ pin mặt trời ổn định thì cần phải có một hệ thống pin
đầy đủ các thành phần sau:
- Module pin mặt trời là bộ nối các khối pin lại với nhau.
- Bộ điều khiển: là bộ tính tốn các thơng số điều khiển để cho ra đƣợc công suất ổn định.
- Bộ biến đổi DC-DC đƣợc dùng để xác định điểm làm việc cực đại cỉa pin, ngồi ra nó
cịn làm ổn định nguồn điện một chiều lấy từ pin dựa theo ngun tắc đóng cắt khóa điện
tử theo bộ thơng số đã đƣợc bộ điều khiển tính tốn.
1.2.2. Ngun lý hoạt động của pin mặt trời
Do tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn dẫn điện kém vì các điện tử bị giam bởi
liên kết mạng, khơng có điện tử tự do. Khi bị ánh sáng hay nhiệt độ kích thích, các điện
tử bị bứt ra khỏi liên kết, hay là các điện tử tích điện âm nhảy từ vùng hóa trị lên vùng

dẫn và để lại một lỗ trống tích điện dƣơng trong vùng hóa trị. Lúc này chất bán dẫn mới
dẫn điện. Khi một photon chạm vào một mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:
- Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thƣờng xảy ra khi năng lƣợng của
photon thấp hơn năng lƣợng đủ để đƣa các hạt electron lên mức năng lƣợng cao hơn.
- Năng lƣợng của photon đƣợc hấp thụ bởi silic. Điều này thƣờng xảy ra khi năng lƣợng
của photon lớn hơn năng lƣợng để đƣa electron lên mức năng lƣợng cao hơn.
Khi photon đƣợc hấp thụ, năng lƣợng của nó đƣợc truyền đến các hạt electron trong
mạng tinh thể. Thơng thƣờng các electron này lớp ngồi cùng, và thƣờng đƣợc kết dính
với các ngun tử lân cận vì thế khơng thể di chuyển xa. Khi electron đƣợc 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 nhƣ vậy "lỗ trống" di chuyển xuyên suốt
mạch bán dẫn.Một photon chỉ cần có năng lƣợng lớn hơn năng lƣợng đủ để kích thích
electron lớp ngoài cùng dẫn điện. Tuy nhiên, tần số của Mặt trời thƣờng tƣơng đƣơng
6000°K, vì thế nên phần lớn năng lƣợng Mặt trời đều đƣợc hấp thụ bởi silic. Tuy nhiên
hầu hết năng lƣợng Mặt trời có tác dụng nhiệt nhiều hơn là năng lƣợng điện sử dụng
đƣợc.
1.3. Ứng dụng của pin mặt trời trong đời sống, khoa học và sản xuất
1.3.1. Tích hợp vào thiết bị
13


Từ chiếc đồng hồ đeo tay nhỏ bé, chiếc điện thoại dắt trong túi quần cho đến những
chiếc xe điện mặt trời chạy trên mặt đất hay những chú robot trên sao Hỏa... Sự tích hợp
của Pin Mặt Trời mang lại một sự khác biệt cho các thiết bị: vừa thẩm mỹ, vừa tiện dụng
và thân thiện với mơi trƣờng.

Hình 5: Robot trên sao hỏa


Pin mặt trời thƣờng đƣợc tích hợp vào các thiết bị nhƣ Máy tính bỏ túi, Laptop,
đồng hồ đeo tay, điện thoại di động, đèn trang trí, đèn sân vƣờn, đèn tín hiệu, đèn đƣờng,
các loại xe, máy bay, robot tự hành, vệ tinh nhân tạo.
1.3.2. Nguồn điện di động
Nguồn điện này sẽ cấp điện cho các thiết bị điện tại bất cứ nơi đâu, đặc biệt là
những nơi khơng có điện lƣới nhƣ vùng sâu vùng xa, hải đảo, trên biển....

14


Hình 6: Pin mặt trời di động
Các ứng dụng nguồn điện di động có thể kể đến đó là bộ sạc năng lƣợng mặt trời,
cặp năng lƣợng mặt trời, áo năng lƣợng mặt trời, trạm điện mặt trời di động.
1.3.3. Nguồn điện cho tòa nhà
Nguồn điện cho tòa nhà là một trong những giải pháp vừa giúp giảm hóa đơn tiền
điện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tƣ của xã hội cho các cơng trình nhà máy điện khổng
lồ bằng cách kết hợp sức mạnh của toàn dân trong việc tạo ra điện phục vụ đời sống sản
xuất chung.

15


Hình 7: Tịa nhà dung năng lƣợng mặt trời
Nguồn điện cho tòa nhà hiện tại đƣợc chia thành 2 loại đó là nguồn điện mặt trời
cục bộ và nguồn điện mặt trời hòa lƣới quốc gia. Riêng nguồn điện mặt trời hịa lƣới quốc
gia có nhiều ƣu điểm và mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu đƣợc nhà nƣớc khuyến khích
sử dụng. Sử dụng nguồn điện mặt trời trong gia đình vừa giúp bảo vệ mơi trƣờng, vừa thể
hiện một phong cách sống hiện đại trong một xã hội hiện đại.
1.3.4. Nhà máy điện mặt trời
Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với nhau có thể tạo ra đƣợc một tổ hợp

nguồn điện mặt trời có đủ khả năng thay thế một nhà máy phát điện.

16


Hình 8: nhà máy điên mặt trời
Nhà máy điện mặt trời có thể dùng để cấp điện cho một thành phố, một hòn
đảo,vùng núi…. Hiện tại số lƣợng nhà máy điện mặt trời trên thế giới còn hạn chế, tuy
nhiên trong tƣơng lai số lƣợng này sẽ tăng lên khi giá thành sản xuất Pin mặt trời giảm
xuống.
Qua những ứng dụng to lớn của pin mặt trời trong đời sống cũng nhƣ sản xuất thì
chúng ta có thể thấy đƣợc tầm quan trọng của nguồn năng lƣợng này, song cũng có nhiều
vấn đề đặt ra khi chúng ta khai thác nguồn năng lƣợng vơ tận này nhƣ chi phí cao, công
suất không ổn định, ghép nối các khối pin, nạp dịng điện sinh ra vào ắc qui, hịa lƣới
điện….Vì vậy trong đề tài tốt nghiệp này em xin đƣợc giải quyết một số vấn đề là điều
khiển bám công suất cực đại cho hệ pin mặt trời.

17


CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH HĨA PIN MẶT TRỜI VÀ XÉT CÁC YẾU
TỐ ẢNH HƢỞNG LÊN CÔNG SUẤT CỦA PIN MẶT TRỜI, TÌM
ĐIỂM CƠNG SUẤT CỰC ĐẠI
2.1. Mơ hình hóa đối tế bào pin mặt trời
Theo quan điểm năng lƣợng thì pin mặt trời đƣợc coi là một nguồn dòng biểu diễn
mối quan hệ giữa dòng điện I và điện áp V. Vậy ta có sơ đồ tƣơng đƣơng của pin mặt trời
nhƣ sau:

Hình 9: Sơ đồ tƣơng đƣơng của pin mặt trời
Từ sơ đồ tƣơng đƣơng, áp dụng định luật Kirchhoff về dịng điện ta có:


I  I ph  I D  I Rsh
I  I ph  I 0 (e

q (U  I . RS )
k .T

Trong đó:
I: là dòng điện ra của pin
U : là điện áp ra của pin
18

 1) 

U  I .Rs
Rsh


Rsh : là điện trở mắc song song trong pin
RS

: là điện trở nối tiếp trong pin

I ph : là dòng quang điên. Là dòng ngắn mạch khi bỏ qua các giá trị điện trở ( A / m2 ) . Nó
phụ thuộc vào cƣờng độ chiếu sáng và nhiệt độ.
I 0 : là dòng bảo hòa ( A / m 2 ) . Nó phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trƣờng
19
q: là điện tích của điện tử (q  1.6*10 )

23


K: là hệ số Boltzman ( K  1.38*10 J / K )
T: là nhiệt độ tính theo độ K
Trong một tấm pin mặt trời hồn chỉnh thì nó bao gồm Ns module tế bào mắc nối tiếp và
Np module tế bào mắc song song với nhau.Khi coi giá trị Rsh rất lớn thì dịng điện ra
đƣợc tính lại bằng công thức theo bài báo “Robust maximum power point tracking
method for photovoltaic cells: A sliding mode control approach” của Chan-Chi Chiu và
Chieh-Li Chen nhƣ sau:

I  ( I ph  I D )* Np
Với:

I ph  G(KI (T  Tref )  I SC )
I D  I 0 (e
I 0  I 0T
1
1
H 

T Tref

q (U  IRS )
N s KTCn

 T

 Tref
;

 1)


3
n

 qEq
 e nKH


I SC

I 0T 
e
19

qU 0 C
nKTref

1


Trong đó:
G: là cƣờng độ bức xạ mặt trời  KW / m2 
Tref : là nhiệt độ chuẩn của pin . Tref  25  273 (K)

I SC : là dòng ngắn mạch của pin mặt trời
U 0C

: là điện áp hở mạch của pin mặt trời

C: là số cell trong pin mặt trời


K I  2.2*103
Và các tham số:

Eq  1.12eV
n  1.3

Dựa vào datasheet của pin MSX-60 ta lấy các thông số sau để mô phỏng pin mặt trời
I SC  3.7 A
U 0C  21V
C  72
RS  0.18()
G  1000(W / m 2 )

20


2.2. Mô phỏng dàn pin
Từ các công thức và tham số đƣa ra ta có đƣợc đồ thị quan hệ giữa I-U và I-P.
Đồ thị quan hệ I-U đƣợc mô phỏng nhƣ sau:

Hình 10: Đồ thị IU ở điều kiện tiêu chuẩn
Nhận xét: đồ thị mơ phỏng đƣờng đặc tính của I-U đúng với thông số nhà sản xuất của
pin MSX-60.

21


Và có đƣờng đặc tính giữa P/U:


Hình 11: Đồ thị P-U
Nhận xét: đồ thị mơ phỏng đƣờng đặc tính của P-U đúng với thông số nhà sản xuất của
pin MSX-60.

22


2.3. Xét ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ, cƣờng độ chiếu sáng
Pin mặt trời là thiết bị thu năng lƣợng từ ánh sáng mặt trời nên các đƣờng đặc tính
và cơng suất thu đƣợc chịu nhiều ảnh hƣởng của thời tiết đặc biệt là cƣờng độ bức xạ mặt
trờivà nhiệt độ môi trƣờng. Sau đây ta sẽ xét sự ảnh hƣởng của hai yếu tố này lên công
suất, dòng điện và điện áp của pin mặt trời.
2.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên dòng điện, điện áp và công suất
Đồ thị biểu điển ảnh hƣởng của nhiệt độ lên đƣờng đặc tính của I-U:

Hình 12 : Đồ thị của ảnh hƣởng nhiệt độ lên I-U
Nhận xét: dựa vào đồ thị mơ phỏng I-U thì ta có thể khẳng định lại rằng nhiệt độ ảnh
ƣởng tới dòng điện và điện áp của pin mặt trời. Cụ thể khi tăng nhiệt độ thì điện áp của
pin mặt trời giảm và ngƣợc lại khi nhiệt độ giảm thì điện áp của pin mặt trời tăng lên.

23


Đồ thị ảnh hƣởng của nhiệt độ lên đƣờng đặc tính P-U:

Hình 13: Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên P-U
Nhận xét: dựa vào đồ thị mơ phỏng P-U thì ta có thể khẳng định lại rằng nhiệt độ ảnh
ƣởng tới công suất và điện áp của pin mặt trời. Cụ thể khi tăng nhiệt độ thì điện áp và
cơng suất của pin mặt trời giảm xuống và ngƣợc lại khi nhiệt độ giảm thì điện áp, cơng
suất của pin mặt trời tăng lên.


24


2.3.2. Ảnh hƣởng của cƣờng độ chiếu sáng lên dòng điện, điện áp, công suất
Đồ thị ảnh hƣởng của cƣờng độ chiếu sáng lên đƣờng đặc tính I-U:

Hình 14: ảnh hƣởng của cƣờng độ ánh sáng lên I-U
Nhận xét: dựa vào đồ thị mơ phỏng I-U thì ta có thể khẳng định lại rằng cƣờng độ ánh
sáng ảnh ƣởng tới dòng điện và điện áp của pin mặt trời. Cụ thể khi cƣờng độ ánh sáng
đạt giá trị lớn thì điện áp và dòng điện cũng đạt giá trị lớn hơn so với khi cƣờng độ ánh
sáng có giá trị nhỏ.

25