ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT
===***===

BÁO CÁO MÔN HỌC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC I
Đề tài: Pin mặt trời và ứng dụng trong khoa học, công nghiệp và đời sống.
GVHD
Sinh viên thực hiện:

Thầy Trần Nhật Quang
1.
2.
3.
4.

Phùng Minh Hiếu
Hoàng Quốc Huynh
Nguyễn Đình Thắng
Nguyễn Văn Tiến

-

20196357
20196382
20196447
20196460

Hà Nội - 2021
1

Nội dung

A.
I.

Lịch sử hình thành và sự phát triển

Năng lượng mặt trời đã được sử dụng trong lịch sử [1]

Về lý thuyết, năng lượng mặt trời đã được con người sử dụng vào đầu thế kỷ thứ VII
trước Công nguyên khi lịch sử cho chúng ta biết rằng con người sử dụng ánh sáng mặt
trời để thắp sáng các đám cháy bằng vật liệu kính lúp. Sau đó, vào thế kỷ thứ III trước
Công nguyên, người Hy Lạp và La Mã đã biết khai thác năng lượng mặt trời với gương
để thắp đuốc cho các nghi lễ tôn giáo. Những tấm gương này đã trở thành một cơng cụ
bình thường hóa được gọi là “những tấm gương đốt cháy”. Nền văn minh Trung Quốc đã
ghi lại việc sử dụng gương cho mục đích tương tự vào năm 20 sau Cơng nguyên.
Một cách sử dụng ban đầu khác cho năng lượng mặt trời vẫn còn phổ biến cho đến
ngày nay là khái niệm “phòng tắm nắng” trong các tòa nhà. Các phòng tắm nắng này đã
sử dụng các cửa sổ lớn để hướng ánh nắng vào một khu vực tập trung. Một số nhà tắm La
Mã mang tính biểu tượng, điển hình là những nhà tắm nằm ở phía nam của các tịa nhà, là
phịng tắm nắng. Sau đó vào những năm 1200 sau Công nguyên, tổ tiên của người Mỹ
bản địa Pueblo được biết đến với cái tên Anasazi đã định cư ở những nơi quay mặt về
phía nam trên những vách đá để thu lấy hơi ấm của mặt trời trong những tháng mùa đông
lạnh giá.
2


Vào cuối những năm 1700 và 1800, các nhà nghiên cứu và nhà khoa học đã thành
công khi sử dụng ánh sáng mặt trời để cung cấp năng lượng cho lò nướng trong những

chuyến đi dài. Họ cũng khai thác sức mạnh của mặt trời để sản xuất tàu hơi nước chạy
bằng năng lượng mặt trời. Cuối cùng, rõ ràng là thậm chí hàng nghìn năm trước kỷ
ngun của các tấm pin mặt trời, khái niệm sử dụng sức mạnh của mặt trời đã là một thực
tế phổ biến.
II. Lịch sử hình thành pin năng lượng mặt trời [2]
Tấm pin năng lượng mặt trời được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1883 bởi Charle Fritts
với hiệu suất ban đầu chỉ đạt được 1%. Nhưng trước đó người khám phá ra hiệu ứng
quang điện là nhà vật lý người pháp Alexandre Edmond Becquerel vào năm 1839.
Ông nhận ra rằng năng lượng mặt trời có thể tạo ra một hiệu ứng quang điện (ảnh = ánh
sáng, voltaic = điện thế). Trong những năm 1880, các tế bào quang điện selen (PV) được
phát triển có thể chuyển ánh sáng thành điện năng với hiệu suất 1-2% hiệu suất của pin
mặt trời là tỷ lệ ánh sáng mặt trời có sẵn được chuyển đổi bởi tế bào quang điện thành
điện, nhưng sự biến đổi xảy ra khơng chưa chứng minh được. Do đó, năng lượng quang
điện vẫn là một sự tò mò trong nhiều năm, vì nó khơng hiệu quả khi biến ánh sáng mặt
trời thành điện. Tiếp sau đó mãi cho đến khi Albert Einstein đề xuất một lời giải thích cho
“hiệu ứng quang điện” vào đầu những năm 1900, sau đó ơng đã giành được giải Nobel.
Công nghệ năng lượng mặt trời tiến tới gần như thiết kế hiện tại của nó vào năm
1908 khi William J. Bailey của Công ty thép Carnegie phát minh ra với một hộp cách
nhiệt và thanh selen. Để kiểm chứng lại nguyên nhân ông đã đặt thanh selen vào bên
trong chiếc hộp có nắp trượt. Khi nắp được 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. Nhưng khi
chiếc nắp được trượt ra để ánh sáng lọt vào, dòng điện chạy qua ngày càng được tăng
cường và tăng theo cường độ ánh sáng chiếu vào. Khi đó ơng đã đăng tải phát hiện của
mình trên tạp chí Nature với nội dung “Tác động của ánh sáng lên selen thơng qua q
trình truyền tải dòng 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 ông được công nhận là người
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 mặt trời sau này. Vào giữa những năm 1950 pin quang năng đã đạt
được hiệu suất 4%, và hiệu suất sau đó nâng lên 11%, với các tế bào silicon (Nguyên liệu
phổ biến thứ hai trên trái đất). “Sức mạnh được tạo ra khi ánh sáng mặt trời chiếu vào vật

liệu bán dẫn và tạo ra dịng điện.” Từ đó trở đi, sự quan tâm đến năng lượng mặt trời
được tăng cường. Vào cuối những năm 1950 và 1960, chương trình khơng gian của
NASA đã đóng một vai trị tích cực trong sự phát triển của quang điện. “Các tế bào là
nguồn năng lượng điện hồn hảo cho vệ tinh vì chúng rất chắc chắn, nhẹ và có thể đáp
ứng các yêu cầu công suất thấp đáng tin cậy.”

3


III. Các sự kiện lớn trong lịch sử năng lượng mặt trời [3]
Các tấm pin mặt trời trong không gian vũ trụ - Một số ứng dụng đầu tiên của
công nghệ năng lượng mặt trời đã thực sự ở ngoài không gian, nơi năng lượng mặt trời
được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các vệ tinh. Năm 1958, vệ tinh Vanguard I đã
sử dụng một bảng điều khiển nhỏ một watt để cung cấp năng lượng cho radio của
nó. Cuối năm đó, Vanguard II, Explorer III và Sputnik-3 đều được ra mắt với công nghệ
PV trên tàu. Năm 1964, NASA chịu trách nhiệm phóng tàu vũ trụ Nimbus đầu tiên, một
vệ tinh có thể chạy hồn tồn bằng mảng năng lượng mặt trời 470 watt. Năm 1966,
NASA đã đưa vào hoạt động Đài quan sát thiên văn quỹ đạo đầu tiên trên thế giới, được
cung cấp năng lượng bởi một mảng một kilowatt.
Nơi cư trú năng lượng mặt trời đầu tiên - Việc sử dụng năng lượng mặt trời có chủ
ý bằng cách sử dụng các bề mặt phản xạ hoặc khúc xạ cơ bản đã được thực hiện trong
nhiều thiên niên kỷ. Nhưng các thiết bị đã chuyển đổi năng lượng này thành các dạng
khác có thể sử dụng đã mở ra một kỷ nguyên của công nghệ mới. Nói một cách nghiêm
túc về các tấm quang điện mặt trời, việc sử dụng hệ thống đầu tiên được thực hiện bởi
Charles Fritts. Ông đã cài đặt hệ thống mái nhà đầu tiên trên thế giới tại New York, vào
năm 1884, trước khi năng lượng mặt trời bắt đầu trở thành phổ biến. Các tấm được làm từ
selenium và cho thấy hiệu quả chỉ 1%, trong khi các bộ phận được sử dụng để chế tạo
tấm pin mặt trời ngày nay có rất nhiều loại và cho thấy hiệu quả đáng kinh ngạc vượt quá
20%. Ứng dụng không gian đầu tiên của các tấm pin mặt trời xuất hiện vào năm 1958,
khi vệ tinh Vanguard I được phóng lên. Mặc dù nó chỉ có một tế bào 1watt được sử dụng

để cung cấp năng lượng, đây là sự khởi đầu. Các vệ tinh khác như Vanguard II, Sputnik 3
và Explorer III cũng sử dụng các tấm pin mặt trời. Vào năm 1973, ‘Solar One’, nơi cư trú
chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới được xây dựng bởi Đại học Delwar.
Năm 1981, chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên có tên The Solar
Challenger được chế tạo bởi Paul MacCready
Thành tựu về hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời - Từ năm 1957 đến năm
1960, Hoffman Electronics giới thiệu việc sử dụng tiếp điểm lưới trên pin mặt trời thương
mại của họ, do đó làm giảm điện trở của tế bào nhưng tăng hiệu suất của nó lên 10%.
Thành tựu quan trọng tiếp theo là vào năm 1985 khi Đại học South Wales đạt được 20%
hiệu suất đối với các tế bào silicon. Năm 1999, Phịng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo
Quốc gia đã hợp tác với SpectroLab Inc. để tạo ra pin mặt trời với hiệu suất 33,3%. Đại
học South Wales lại phá kỷ lục đó vào năm 2016 khi các nhà nghiên cứu đạt hiệu suất
34,5%.
Máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời - Năm 1981, Paul Mac đã chế tạo Solar
Challenger, chiếc máy bay đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời, và đưa nó qua eo biển
Manche từ Pháp đến Anh Năm 1998, chiếc máy bay năng lượng mặt trời điều khiển từ xa
“Pathfinder” đã đặt độ cao kỷ lục sau khi đạt 80.000 feet. NASA đã phá kỷ lục đó vào
4


năm 2001 khi họ đạt độ cao 96.000 feet với chiếc máy bay khơng tên lửa của mình. Năm
2016, Bertrand Piccard đã hồn thành chuyến bay khơng phát thải đầu tiên trên khắp thế
giới với Solar Impulse 2, chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời lớn nhất và mạnh
nhất thế giới hiện nay.
Các nhiệm kỳ tổng thống sử dụng năng lượng mặt trời - Năm 1979, Tổng thống
Jimmy Carter đã lắp đặt các tấm pin mặt trời tại Nhà Trắng trong nhiệm kỳ tổng thống
của mình. Tuy nhiên, vào năm 1981, Tổng thống Ronald Reagan đã ra lệnh dỡ bỏ các tấm
pin mặt trời của Nhà Trắng. Năm 2010, Tổng thống Barack Obama yêu cầu lắp đặt các
tấm pin mặt trời và máy nước nóng năng lượng mặt trời trong Nhà Trắng. Cả hai đều
được lắp đặt trong nhiệm kỳ đầu tiên của Obama.

Chi phí năng lượng mặt trời theo thời gian - Giá các tấm pin mặt trời đã giảm
đáng kể trong vài thập kỷ qua, dẫn đến sự gia tăng nhu cầu của người tiêu dùng đã sản
xuất hơn một triệu lượt lắp đặt tại Hoa Kỳ vào đầu năm 2016. Năm 1956, các tấm pin
mặt trời có giá khoảng 300 đơ la cho mỗi watt. Đến năm 1975, con số đó đã giảm xuống
chỉ cịn hơn 100 đô la một watt. Ngày nay, một tấm pin năng lượng mặt trời có thể có giá
thấp nhất là 0,50 đô la một watt. Hãy xem xét điều này: kể từ năm 1980, giá bảng điều
khiển năng lượng mặt trời đã giảm ít nhất 10 phần trăm mỗi năm. Chi phí năng lượng mặt
trời giảm mạnh phần lớn là nguyên nhân dẫn đến sự phổ biến ngày càng tăng của năng
lượng mặt trời và tính hợp pháp của PV như một nguồn năng lượng đáng tin cậy trong thế
giới ngày nay.

B.
I.

Cấu tạo và nguyện lý hoạt động của Pin Mặt Trời

Nguyên lý hoạt động [4]

Pin mặt trời làm việc theo nguyên lý là biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời
thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện.
Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện – lượng tử, trong đó các điện tử được
thốt ra khỏi nguyên tử (quang điện trong) hay vật chất (quang điện ngoài) sau khi hấp
thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng làm nguyên tử chuyển sang trạng thái kích
thích làm bắn electron ra ngồi. Hiệu ứng quang điện đôi khi được người ta dùng với cái
tên hiệu ứng Hertz, do nhà khoa học Heinrich Hertz tìm ra.
Hiện tượng: khi bề mặt của một tấm kim loại được chiếu bởi bức xạ điện từ có tần số
thích hợp (lớn hơn một tần số ngưỡng đặc trưng cho mỗi kim loại), các điện tử sẽ hấp thụ
năng lượng từ các photon và chuyển lên vùng dẫn tạo thành các điện tử tự do e- đồng thời
5



để lại các lỗ trống mang điện dương, các hạt mang điện này di chuyển tạo ra dòng điện
(gọi là dòng quang điện). Khi các điện tử bị bật ra khỏi bề mặt của tấm kim loại, ta có
hiệu ứng quang điện ngồi (external photoelectric effect). Các điện tử khơng thể phát ra
nếu tần số của bức xạ nhỏ hơn tần số ngưỡng bởi điện tử không được cung cấp đủ năng
lượng cần thiết để vượt ra khỏi rào thế (gọi là cơng thốt). Điện tử phát xạ ra dưới tác
dụng của bức xạ điện từ được gọi là quang điện tử. Ở một số chất khác, khi được chiếu
sáng với tần số vượt trên tần số ngưỡng, các điện tử khơng bật ra khỏi bề mặt, thốt ra
khỏi liên kết với nguyên tử, trở thành điện tử tự do (điện tử dẫn) chuyển động trong lòng
của khối vật dẫn tạo nên hiêu ứng quang điện trong (internal photoelectric effect). Hiệu
ứng này dẫn đến sự thay đổi về tính chất dẫn điện của vật dẫn, do đó, người ta cịn gọi
hiệu ứng này là hiệu ứng quang dẫn.

Hiện tượng của hiệu ứng quang điện
Pin mặt trời được tạo thành từ các tế bào quang điện. Một tế bào quang điện gồm
bán dẫn loại N có mật độ electron lớn hơn mật độ lỗ trống trong bán dẫn loại N electron
tự do gọi là hạt dẫn đa số. Lớp silicon còn lại loại P là vật liệu bán dẫn có mật độ lỗ trống
nhiều hơn mật độ electron nên lỗ trống là hạt dẫn đa số.
Khi hai vật liệu bán dẫn này tiếp xúc với nhau Electron bên N di chuyển sang phía P
ngược lại các lỗ trống bên P sẽ di chuyển về bên N để kết hợp với Electron.
Bằng cách này một vùng mà khơng có các electron và lỗ trống tự do tự do gọi là
vùng chuyển tiếp P-N hay còn được gọi là vùng nghèo. Kết quả của việc di chuyển các
electron và lỗ trống như trên ranh giới phía N tích điện dương cịn phía P tích điện âm do
vậy hai phía vùng nghèo sẽ tạo ra một điện trường nhỏ.
Khi tế bào quang điện được đưa ra ánh sáng. Như chúng ta đã biết ánh sáng có tính
chất hạt (những hạt photon di chuyển với vận tốc lớn). Khi hạt photon va chạm với tế bào
quang điện năng lượng của nó sẽ được truyền vào các electron ở vùng chuyển tiếp P-N.
Và nếu như nguồn năng lượng này đủ mạnh thì nó có thể đánh bật electron ra khỏi liên
kết hiện tại sau đó điện trường trong vùng chuyển tiếp P-N sễ đẩy electron và lỗ trống nó
ra khỏi vùng này. Khi đó nếu ta kết nối bất kỳ thiết bị điện nào thì các electron chảy qua

6


thiết bị tiêu thụ và kết hợp lại với các lỗ trống trong vùng P sau khi hoàn thành đường đi
của chúng. Việc electron di chuyển sẽ tạo ra dòng điện.

Cấu tạo của pin mặt trời
II. Cấu trúc các lớp bên trong pin năng lượng mặt trời Solar Panel[5]

1. Lớp tế bào quang điện Solar Cells bên trong
Các tế bào quang điện là thành phần chính và có chức năng hấp thụ ánh sáng mặt trời
quang năng và biến đổi thành điện năng. Thơng thường có khoảng 60 hay 72 tế bào
quang điện được ghép lại với nhau tạo thành tấm pin mặt trời.
2. Lớp kính trước của pin mặt trời
Phần kính mặt trước của pin mặt trời là phần nặng nhất. Nó có chức năng bảo vệ và
đảm bảo độ bền cho toàn bộ tấm pin mặt trời, duy trì độ trong suốt cao. Độ dày của lớp
này thường là 3,3mm nhưng nó có thể dao động từ 2mm đến 4mm tùy thuộc vào loại
kính mà hãng sản xuất pin đó chọn. Điều quan trọng là phải chú ý đến các yếu tố như
chất lượng độ cứng, độ truyền quang phổ và truyền ánh sáng. Pin càng tốt thì lớp kính
trước này hấp thu ánh sáng đi qua tốt hơn, phản xạ ánh sáng ít hơn.

7


3. Tấm nền của pin
Tấm nền mặt sau của pin mặt trời được làm từ một vật liệu nhựa có chức năng cách
ly điện, bảo vệ và che chắn các tế bào PV khỏi thời tiết và độ ẩm. Tấm đặc biệt này
thường có màu trắng và được bán ở dạng cuộn hoặc tấm. Các loại pin các hãng khác nhau
có thể khác nhau về độ dày, màu sắc và sự hiện diện của các vật liệu cụ thể để che chắn
tốt hơn hoặc cho độ bền cơ học cao hơn.

4. Vật liệu đóng gói hồn thiện Pin mặt trời
Một trong những vật liệu quan trọng nhất là chất liệu đóng gói – là chất kết dính giữa
các lớp khác nhau của pin mặt trời. Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng làm chất đóng
gói là EVA. Nó là một polymer đục mờ được đóng theo cuộn. Nó phải được cắt thành
tấm và nằm trước và sau các tế bào quang điện. Khi chịu một quá trình nhiệt của nấu
chân không, loại polymer đặc biệt này trở đăc lại thành keo trong suốt và kết dính các tế
bào quang điện. Chất lượng của quá trình này, được gọi là cán màng, đảm bảo tuổi thọ
cao cho chính tấm pin đó, đồng thời có ảnh hưởng đến việc truyền ánh sáng, tốc độ xử lý
và khả năng chống lại màu vàng do tia UV.
5. Khung tấm pin mặt trời
Một trong những phần cuối cùng được lắp ráp pin mặt trời là khung. Nó thường được
làm bằng nhơm và có chức năng đảm bảo độ bền cho tấm pin. Đối với các trường hợp sử
dụng đặc biệt, cũng có sẵn các tấm pin không khung hoặc các giải pháp nhựa đặc biệt.
Những giải pháp này thường liên quan đến việc sử dụng các dung dịch hỗ trợ dán ở phía
sau với cơng nghệ kính thủy tinh.
6. Hộp đựng mối nối mạch điện
Hộp nối có chức năng đưa các mối nối điện của mơ đun pin mặt trời ra bên ngồi. Nó
chứa các dây cáp để kết nối các tấm trong hệ thống. Khi chọn hộp Nối, chúng ta nên chú
ý đến chất lượng nhựa, độ tốt của khớp nối.
III. Quy trình sản xuất và nguyên liệu làm tấm pin mặt trời [6]
1. Nguyên liệu làm pin mặt trời
Nguyên liệu chính là silicon tinh khiết thế nhưng trong trạng thái tự nhiên thì thường
rất thơ, chúng có nguồn gốc từ silicon đioxit chẳng hạn như đá thạch anh (silica tinh khiết
nhất) hay thạch anh nghiền.
2. Các quá trình tạo ra tế bào quang điện
a) Quá trình làm sạch Slicon

Để tạo ra pin mặt trời, đầu tiên sẽ đặt các nguyên liệu thô trên vào lị nung quang điện
hình cung, là nơi cacbon hình cung được sử dụng để giải phóng oxy.
8



Sản phẩm của quá trình này là carbon dioxide và silicon nóng chảy. Silicon lúc này
có tạp chất 1%, chưa có tinh khiết để tạo tế bào quang điện, cần phải trải qua quá trình
làm sạch thêm.

99% silicon tinh khiết còn lại được tinh chế hơn nữa bằng cách sử dụng kỹ thuật
floating zone. Thanh silicon không tinh khiết sẽ truyền qua khu vực được gia nhiệt nhiều
lần trong cùng một hướng.
Mỗi lần thông qua, khu vực này sẽ kéo các tạp chất hướng tới một đầu. Vào thời
điểm này, silicon đã được làm sạch, hồn tồn tinh khiết, cịn đầu chứa tạp chất được loại
bỏ.
b) Làm silicon đơn tinh thể

Các pin quang điện được làm từ các thỏi silicon hình trụ, có cấu trúc ngun tử đơn
tinh thể, được làm từ quy trình Czochralski.

Trong quy trình này, một hạt đơn tinh thể silicon được nhúng vào silicon đa tinh thể
nóng chảy. Khi hạt tinh thể rút lại và xoay vịng, một phơi hình trụ hay boule của silicon
được hình thành. Phơi thu được chưa chắc tinh khiết, bởi vì tạp chất có lẽ vẫn cịn trong
chất lỏng.
c) Làm tấm bán dẫn silic
9


Từ phơi hình trụ, người ta sử dụng cưa trịn có đường kính bên trong, cắt bên trong
thỏi hình trụ thành từng tấm bán dẫn silic hay có thể cắt nhiều lát cùng một lúc bằng cưa
đa dây (chiếc cưa hình kim cương tạo ra các vết cắt rộng và dày 5 milimet.
Chỉ khoảng một nửa silicon bị mất từ phơi hình trụ đến lát hình trịn đã hồn thành
hay nhiều hơn nếu sau đó tấm bán dẫn silic được cắt thành hình chữ nhật hay hình lục

giác.

Các tấm bán dẫn hình chữ nhật hay hình lục giác đơi khi được sử dụng để tạo ra tấm
pin quang điện vì chúng có thể được gắn với nhau một cách hồn hảo, nhờ đó tận dụng
tất cả khơng gian có sẵn trên bề mặt phía trước của pin. Sau đó, các tấm bán dẫn được
đánh bóng để loại bỏ các dấu cưa. Thời điểm gần đây, người ta nhận ra các tế bào thô ráp
hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả hơn, do đó có vài nhà sản xuất đã bỏ qua q trình
đánh bóng tấm bán dẫn.
d) Q trình pha tạp (doping)

Các Silicon tinh khiết được pha tạp với phốt pho và boron để tạo ra lượng electron dư
thừa và sự thiếu hụt electron tương ứng sẽ tạo chất bán dẫn có khả năng dẫn điện.
Sau q trình Czochralski, các tấm bán dẫn được hàn kín lại và đặt trong lị nung để
gia nhiệt nhẹ nhàng dưới điểm nóng chảy của silic (2.570oF hay 1.410oC) với sự hiện diện
của khí photpho.

10


Các nguyên tử photpho đào bên trong silicon xốp hơn vì nó gần như trở thành chất
lỏng. Nhiệt độ và thời gian cho q trình này được kiểm sốt cẩn thận để đảm bảo đường
nối đồng nhất và có độ sâu thích hợp.
Thời gian gần đây, người ta pha tạp silicon với photpho bằng cách sử dụng máy gia
tốc hạt nhỏ để bắn các ion phốt pho vào thỏi. Bằng việc kiểm sốt tốc độ của các ion, có
thể kiểm soát được độ sâu thâm nhập của chúng. Tuy nhiên quy trình mới này khơng
được nhà sản xuất thương mại chấp nhận.
e) Đặt các tiếp điểm điện

Các tiếp điểm điện kết nối từng tế bào năng lượng mặt trời với nhau và đến đầu thu
của dòng điện hiện tại. Các tiếp điểm phải rất mỏng (ít nhất là ở phía trước) để không

chặn ánh sáng mặt trời vào tế bào.
Các kim loại như paladi / bạc, niken hay đồng được hút chân khơng thơng qua q
trình quang khắc (photoresist), in lụa hay chỉ lắng đọng trên phần tiếp xúc của các tế bào
đã được phủ một phần bằng sáp.

Cả ba phương pháp đều liên quan đến một hệ thống với bên trong gồm một phần của
tế bào có tiếp điểm khơng địi hỏi được bảo vệ, trong khi phần cịn lại tiếp xúc với kim
loại. Sau khi đặt các tiếp điểm, các miếng mỏng được đặt giữa các tế bào. Miếng mỏng
sử dụng phổ biến được làm từ đồng bọc thiếc.
f)

Phủ lớp chống phản quang

Bởi vì silicon tinh khiết rất sáng bóng, có thể phản xạ tới 35% ánh sáng mặt trời. Để
làm giảm lượng ánh sáng mặt trời bị mất, trên các tấm bán dẫn silicon được phủ lớp
chống phản chiếu.
Lớp phủ thường được sử dụng nhất làm bằng titan dioxit và silicon oxit. Chất liệu
được sử dụng cho lớp phủ hoặc là nóng lên cho đến khi các phân tử của nó bay hơi, di
chuyển đến silicon và ngưng tụ, hoặc là trải qua quá trình phún xạ (sputtering).

11


Trong quá trình phún xạ, điện áp cao đập các phân tử ra khỏi chất liệu và để chúng
vào silicon ở điện cực. Một phương pháp khác cho phép silicon phản ứng với các khí có
chứa oxy hay nitơ để hình thành silicon dioxit hay silicon nitride.
g) Đóng gói các tế bào thành tấm pin

Các pin mặt trời đã hoàn thành thường được đóng gói lại tạo thành các modun và
được đặt vào khung kim loại bằng nhơm có tấm ốp mặt sau tạo nên sự chắc chắn cho pin

cùng tấm kính bằng nhựa siêu nhẹ, có độ bền cao.
Bên trong khung kim loại là vật liệu bảo vệ gồm cao su chứa silicon trong suốt hay
nhựa butyryl (thường được sử dụng trong kính chắn gió ơ tơ) liên kết xung quanh các tế
bào, sau đó nhúng trong etylen vinyl axetat chất silicon được sử dụng tựa như xi măng để
ghép tất cả các thành phần bên trên lại với nhau.
IV. Các loại pin mặt trời hiện nay [7]
1. Các loại pin mặt trời
Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời (và cho các thiết bị bán dẫn) là
các silic tinh thể. Pin mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành 3 loại: mono (đơn tinh
thể), poly (đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng).
a) Tấm pin mặt trời mono

Nếu bạn thấy một tấm pin năng lượng mặt trời có các cell màu đen, rất có thể đó là
pin mono. Những cell này xuất hiện màu đen do ánh sáng tương tác với tinh thể silic
ngun chất.
Cùng với đó là các cell hình vng được vạt góc
xếp liền nhau tạo ra
các khoảng trống màu trắng. Một số hãng như
Canadian Solar có bề
mặt tấm pin mono hơi khác so với phần lớn những hãng khác. Nhưng màu đen đặc trưng
vẫn là dấu hiệu phân biệt dễ dàng nhất.
Trong tất cả các loại tấm pin mặt trời, tấm mono có khả năng là lựa chọn đắt nhất.
Điều này phần lớn là do quá trình sản xuất – vì các tấm pin được làm từ một tinh thể silic
duy nhất, các nhà sản xuất phải chịu chi phí tạo ra các tinh thể này. Quá trình này được
12


gọi là quá trình Czochralski. Việc này tốn nhiều năng lượng và dư ra các mảnh silic thừa
(những mảnh silic thừa này sau đó có thể được sử dụng để sản xuất pin poly).
b) Tấm pin mặt trời poly


Không giống như pin mặt trời mono, pin mặt trời poly có xu hướng có màu hơi xanh
lốm đốm do ánh sáng phản xạ từ các mảnh silic trong cell theo cách khác so với phản xạ
của một wafer silic đơn tinh thể.
Một số cơng nghệ mới như Black
Silicon cịn được phủ thêm
một lớp cấu trúc nano lên bề mặt tấm pin
poly giúp giảm tỉ lệ phản xạ
ánh sáng ngược lại xuống tối đa, nhờ đó
đem lại hiệu suất phát điện
cực cao. Những tấm pin dùng cơng nghệ
này có màu sắc đen hơn
những tấm bình thường, nhưng đặc điểm nhận biết là những đốm xanh vẫn thấy rất rõ.
Các tấm pin mặt trời poly thường rẻ hơn so với các tấm pin mặt trời mono. Điều này
là do các cell được sản xuất từ các mảnh silic chứ không phải là một tinh thể silic đơn
thuần. Điều này cho phép việc sản xuất cell đơn giản hơn nhiều, do đó chi phí thấp hơn
cho các nhà sản xuất và cuối cùng là người dùng cuối.
c) Tấm pin mặt trời Thin-fil

Yếu tố thẩm mỹ là sự khác biệt lớn nhất khi nói đến pin mặt trời thin-film. Như tên
gọi của chúng, các tấm thin-film thường mỏng hơn các loại pin khác. Điều này là do các
tế bào trong các tấm pin mỏng hơn khoảng 350 lần so với các tấm tinh thể được sử dụng
trong các tấm pin mặt trời mono và poly.
Về màu sắc, các tấm pin mặt trời
xanh và đen, tùy thuộc vào chất liệu
có thể thấy tấm pin thin-film có thể
xây dựng để tạo ra loại mái ngói

thin-film có thể có cả hai màu
tạo ra chúng. Ngày nay, bạn

dùng để tích hợp vào vật liệu
năng lượng mặt trời.

Chi phí bạn phải trả cho các tấm
pin mặt trời thin-film sẽ chủ
yếu phụ thuộc vào loại chất liệu. CdTe nói chung là loại chất liệu rẻ nhất để sản xuất,
trong khi CIGS đắt hơn nhiều để sản xuất so với cả CdTe hoặc silicon vơ định hình (aSi).
Có thể có sự khác nhau về chi phí giữa các loại pin mặt trời thin-film nhưng nhìn
chung chi phí cho loại pin này có thể thấp hơn so với pin mono và poly. Việc lắp đặt pin
năng lượng mặt trời thin-film ít tốn cơng sức hơn vì chúng có trọng lượng nhẹ hơn và cơ
động hơn, giúp người lắp đặt dễ dàng mang tấm pin lên trên mái nhà và bảo đảm an toàn
cho chúng. Điều này có nghĩa là giảm chi phí thi cơng, giúp việc lắp đặt năng lượng mặt
trời ít tốn kém hơn.

13


Nghe thì có vẻ lắp pin thin-film sẽ có lợi về kinh tế nhất, nhưng trong thực tế pin
mono và poly vẫn được sử dụng nhiều nhất. Lý do là với cùng diện tích lắp đặt thì hai
loại mono và poly sẽ tạo ra lượng điện lớn hơn nhiều so với pin thin-film.
2. Hiệu suất của từng loại pin năng lượng mặt trời
a) Tấm pin mono và poly

Pin mono thường có hiệu suất chuyển đổi và cơng suất cao nhất trong 3 loại pin. Hầu
hết các tấm pin mặt trời mono thường đạt hiệu suất chuyển đổi trên dưới 20%, trong khi
các tấm pin mặt trời poly thường có hiệu suất chuyển đổi từ 15 đến 19%.
Các tấm pin mặt trời mono có xu hướng tạo ra nhiều năng lượng hơn poly và thinfilm vì chúng có hiệu suất chuyển đổi tốt hơn. Nhiều tấm pin mặt trời mono có cơng suất
lớn hơn 300W, một loại có thể đạt tới 450W. Mặt khác, pin mặt trời poly thường có cơng
suất thấp hơn.
Điều này khơng có nghĩa là các tấm pin mono và poly khơng có cùng kích thước.

Trong thực tế, trước đây cả hai loại pin trên đều có xu hướng thiết kế 60 cell, nhưng công
nghệ càng phát triển, công nghệ chia đôi tấm pin và Half-cut cells ra đời nâng số lượng
cell lên khoảng 120 – 144. Nhưng ngay cả với cùng số lượng cell, các tấm mono bao giờ
cũng có khả năng sản xuất nhiều điện hơn.
b) Tấm pin Thin-film

Các tấm pin mặt trời thin-film thường có hiệu suất và công suất thấp hơn so với các
loại mono hoặc poly. Hiệu quả sẽ thay đổi dựa trên chất liệu cụ thể được sử dụng để tạo
ra các cell, nhưng chúng thường có hiệu suất chuyển đổi gần hơn 11%.
Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly có số lượng cell được tiêu chuẩn
hóa, cơng nghệ thin-film khơng có kích thước đồng đều. Như vậy, công suất từ pin mặt
trời thin-film sẽ phụ thuộc phần lớn vào kích thước vật lý của nó. Nói chung, công suất
trên mỗi m² của tấm pin năng lượng mặt trời mono hoặc poly sẽ cao hơn công suất của
tấm pin thin-film
3. Loại pin mặt trời nào tốt nhất để lắp đặt ở Việt Nam
Khi tiến hành chọn loại pin năng lượng mặt trời để lắp đặt bạn phải quyết định dựa
theo yếu tố tài chính, tình hình thực địa và vị trí lắp đặt. Mỗi loại mono, poly và thin-film
đều có những ưu và nhược điểm riêng.
Chủ sở hữu có mặt bằng lớn, nhiều khơng gian cho các tấm pin mặt trời có thể chọn
lắp đặt các tấm poly có hiệu suất trung bình với chi phí thấp hơn. Nếu bạn có khơng gian
hạn chế bạn có thể chọn lắp đặt các tấm pin mặt trời mono, hiệu suất cao hơn.
Vị trí địa lý cũng ảnh hưởng tới việc loại loại pin. Trong thực tế, pin mặt trời mono
tốt hơn pin poly ở hiệu suất chuyển đổi ở những nơi có bức xạ mặt trời yếu (khoảng 3.8 –
4.8kWh/m2/ngày). Khu phía miền Nam nước ta có cường độ bức xạ mặt trời cao nhất cả
14


nước (từ 4.8 – 5.6kWh/m2/ngày), và miền Bắc là (từ 3.8 – 4.7kWh/m2/ngày). Ngồi ra,
miền Nam có nhiệt độ cao hơn nên phải tính tới yếu tố suy giảm hiệu suất do nhiệt độ.
Thêm nữa là yếu chi phí đầu tư cho hệ thống sử dụng pin poly thấp hơn. Vì vậy, pin poly

nên sử dụng ở miền Nam và mono nên sử dụng ở miền Bắc.

Pin mono

Pin poly

Pin thin-film ít dùng trong thực tế ở Việt Nam vì chúng cần quá nhiều diện tích lắp
đặt và hiệu suất chuyển đổi thấp. Chúng có thể được sử dụng ở những nơi không thể chịu
được trọng lượng của các hệ thống thiết bị năng lượng mặt trời truyền thống. Ngoài ra,
các tấm pin thin-film đơi khi có thể là một giải pháp hữu ích cho các hệ mặt trời di động
như trên xe hoặc thuyền.

Pin thin-film

15


C.
I.

Ứng dụng trong các lĩnh vực

Ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp

Trong những năm trở lại đây, nước ta đã có nhiều thành cơng vượt bật trong cả 2
ngành phát triển nơng nghiệp và năng lượng. Đi kèm đó là những khó khăn của ngành
nơng nghiệp với tình trạng biến đổi khí hậu ngày càng xấu đang trở thành mối đe dọa, địi
hỏi phải có giải pháp phát triển tốt và bền vững.

Giải pháp được đưa ra chính là mơ hình kết hợp điện mặt trời trong nơng nghiệp, đây

là một giải pháp tận dụng được tối đa diện tích đất, giải quyết việc làm, tăng nguồn thu
trong phát triển nông nghiệp, đặc biệt là cải thiện được môi trường sống nhờ sử dụng các
tấm pin thu năng lượng tạo ra điện, qua đó sẽ góp phần giảm thiểu tác động xấu đến môi
trường, phù hợp với định hướng và xu thế phát triển của thế giới.

16


Đó chính là lợi ích rất lớn dành cho người làm nơng nghiệp vì thực trạng hiện tại thì
người nơng dân chỉ sử dụng tối ưu được 50 – 70% diện tích đất của mình trong sản xuất
nơng nghiệp. Với mơ hình điện mặt trời kết hợp nơng nghiệp sẽ là một mũi tên trúng
nhiều đích nhờ tối ưu hóa được tài nguyên đất đai và nhu cầu sử dụng điện tại chỗ. Vậy
30-50% diện tích đất cịn lại được vận dụng vào việc gì? Dưới đây là một số mơ hình ứng
dụng kết hợp giữa điện năng lượng mặt trời và nơng nghiệp:
1. Mơ hình sử dụng điện mắt trời cho hệ thống tưới tiêu thông minh [8]
Để cung cấp năng lượng cần thiết cho các hộ nông dân quy mô lớn và nhỏ cung cấp
năng lượng cho hệ thống tưới tiêu của họ, các hệ thống tưới tiêu sử dụng năng lượng mặt
trời đang ngày càng trở thành một lựa chọn khả thi và thuận lợi
Hệ thống tưới nước nhỏ giọt giúp cho cây trồng luôn được bổ sung đủ nước, đảm bảo
được độ ẩm và chất lượng cây. Hệ thống sử dụng các tấm pin mặt trời để tạo ra nguồn
điện. Nguồn điện này được hệ thống ắc quy lưu trữ lại và cung cấp cho motor.

Hệ thống tưới nhỏ giọt thông minh ứng dụng năng lượng mặt trời
Tùy theo mơ hình trồng loại cây nào để chúng ta sử dụng các loại ống nước khác
nhau. Ống nước sẽ chạy dọc theo hàng cây, mỗi cây sẽ được lắp đặt van nước điều chỉnh
nhỏ giọt theo tiêu chuẩn.

17



Mơ hình hệ thống tưới tiêu thơng minh
Mơ hình sử dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời để tạo ra nguồn điện sử dụng cho
quá trình bơm nước, nguồn điện sẽ đi qua một bộ chuyển đổi nguồn điện sao cho phù hợp
với công suất máy bơm, máy bơm sẽ hút nước từ bể chứa đến từng gốc cây. Hệ thống
được lắp đặt các vịi phun tiết kiệm thơng minh. Nó sẽ phun nước tưới cho cây theo
phương pháp nhỏ giọt. Khi trời mưa hệ thống sẽ tự động ngừng tưới.
Hơn nữa hệ thống cịn có thể bón phân và thuốc trừ sâu trong quá trinh tưới nước cho
cây đều này giúp cây đảm bảo được đủ độ ẩm và dinh dưỡng cần thiết để sinh trưởng và
phát triển khỏe mạnh. Phân bón và thuốc trừ sâu có thể điều chỉnh với liều lượng tiêu
chuẩn theo các chuyên gia nơng nghiệp tùy vào dung tích bể chứa nước để sản phẩm
nông nghiệp không bị tàn dư thuốc bảo vệ thực vật an toan cho người sử dụng.
2. Mơ hình thiết bị sấy nông sản bằng năng lượng mặt trời

Hệ thống sấy các sản phẩm nông nghiệp bằng năng lượng mặt trời
Sấy nông sản bằng năng lượng mặt trời đã và đang được nghiên cứu phát triển nhiều
nơi trên thế giới.
Hệ thống hoạt động nhờ nguồn điện tạo ra từ những tấm pin năng lượng mặt trời
năng suất cao nhiệt sấy tạo ra do điện trở sẽ được thổi vào buồng sấy. Trong buồng sấy sẽ
có cảm biến nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ luôn ở trong khoảng được thiết lập, buồng sấy
được thiết kế sao cho tối ưu nguồn nhiệt nhất có thể khơng để hao phí nguồn nhiệt.
Trong trường hợp khơng có nắng hoặc sấy vào ban đêm, hệ thống cảm biến nhiệt độ
sẽ tự động đưa hệ thống sấy kết nối với nguồn cung cấp của lưới điện tiếp tục hoạt động.
Đặc biệt, hệ thống có thể thực hiện giám sát, tự động điều khiển từ xa.
3. Mơ hình ni trồng thủy sản bằng năng lượng mặt trời [9]
+ Năng lượng mặt trời từ lâu đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và mang lại
nhiều lợi ích thiết thực, bởi đó là nguồn năng lượng sạch. Mới đây, một ứng dụng mới
của năng lượng mặt trời được áp dụng vào mơ hình ni hải sản. Cụ thể là ứng dụng
NLMT cho mơ hình ni tơm công nghiệp, thay thế máy chạy bằng dầu diesel. Nguồn
điện do pin mặt trời tạo ra cung cấp cho hệ thống motor tạo oxi cho thủy sản.
18



+ Nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời với gia nhiệt bằng điện trở để sấy cá lù
đù/ Nguyễn Đức Khuyến; Nguyễn Huy Bích; Nguyễn Hữu Hịa. Một máy sấy cá lù đù
khô năng suất 20kg/mẻ, sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp gia nhiệt bằng điện trở đã
được phát triển trên cơ sở máy sấy cá lù đù một nắng. Kết quả khảo nghiệm đã xác định
được chế độ sấy phù hợp cho cá lù đù như sau: Nhiệt độ tác nhân sấy là 55 độ C, vận tốc
tác nhân sấy nằm trong khoảng từ 1,0-1,5 m/s. Khi sấy ở chế độ này, thời gian sấy lá lù
đù nguyên con từ độ ẩm 70 phần trăm xuống 30 phần trăm là từ 29-40 giờ, trong khi thời
gian sấy lá lù đù xẻ dọc sườn là từ 26-36 giờ. Chất lượng của cá sấy được nâng cao so với
cá khô phơi năng trên thị trường; hàm lượng protein tổng đạt từ 22,4-38,1 phần trăm; cá
sau khi sấy không bị nhiễm khuẩn E. coli.
II. Ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp
1. Nhà máy điện mặt trời [10] [11]
Một nhà máy điện mặt trời với quy mô khổng lồ sắp được khởi công tại Nam Úc. Với
3,4 triệu tấm pin mặt trời và 1,1 triệu hộp pin dự trữ, nơi đây sẽ trở thành trang trại điện
mặt trời lớn nhất trên thế giới. Dự kiến việc xây dựng cơng trình này sẽ hồn thành vào
cuối năm nay, khi đó nhà máy điện khổng lồ này sẽ vượt qua mọi trang trại điện mặt trời
khác về dung lượng pin - dù cho các trang trại khác có diện tích lớn hơn. Tin tốt là Nam
Úc có mật độ gió và ánh sáng mặt trời rất lớn, có thể giúp cho việc khai thắc và chuyển
hóa thành năng lượng một cách dễ dàng hơn. Úc hiện đang là quốc gia sử dụng năng
lượng tái tạo nhiều nhất trên thế giới, tuy nhiên nguồn cung của họ khơng được liên tục
trong năm. Đó cũng là lý do cho việc nhà máy điện mặt trời khổng lồ này được xây dựng
tại đây.

19


Hình ảnh nhà máy điện mặt trời ở Úc
Khi hồn thành, nhà máy sẽ bao phủ diện tích lên đến 4.000 m2 và tiêu tốn khoảng 1

tỷ đô la để xây dựng, theo Australian Associated Press. Cơ sở này sẽ có khả năng cung
cấp khoảng 330 MW điện trong vịng 18 phút, hoặc 100 MW điện trong 1 giờ. Như vậy
là đủ để giúp chính phủ giải quyết tình trạng thiếu điện trong tương lai.
Nhà máy điện mặt trời nổi: Ưu điểm đáng kể nhất của ĐMT nổi là tiêu tốn ít nguồn
tài nguyên đất quý giá. Trong khi để có thể xây dựng nhà máy ĐMT truyền thống với sản
lượng 1GW (1GW=1.000 MW) cần diện tích mặt bằng lên tới khoảng 1.300ha (1,3 triệu
m2), thì hệ thống ĐMT nổi lại có khả năng khai thác khơng gian trống của các cơng trình
sẵn có như đập thủy điện hồ xử lý nước thải. Việc lắp đặt pin quang điện trên nước cũng
hạn chế nhu cầu chặt bỏ cây xanh và phát quang rừng.

ĐMT nổi có hiệu suất phát điện cao hơn do được hơi nước làm mát. Bên cạnh đó, chi
phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) giảm. Đồng thời, khối nước bên dưới sẽ làm mát thiết
bị nổi phía trên, giúp tăng 15-20% sản lượng điện khi phải liên tục hoạt động dưới nhiệt
độ cao.
Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới kết hợp cùng Viện Nghiên cứu Năng lượng mặt
trời Singapore (SERIS) cũng cho thấy các cấu trúc pin mặt trời nổi góp phần giảm 70%
lượng nước bốc hơi nhờ hạn chế lưu thơng khơng khí và ánh nắng chiếu xuống mặt nước.
Đó cũng là lợi thế quan trọng, vơ cùng hữu ích ở những nơi thường xun xảy ra hạn hán.
Hơn nữa, bóng râm che phủ giúp ngăn sự phát triển của tảo nở hoa gây ô nhiễm nguồn
nước ngọt, từ đó hạn chế phát sinh chi phí cải tạo.
=>Chúng ta mong muốn được nhìn thấy nhiều nhà máy năng lượng tái tạo như vậy trong
tương lai. Với việc năng lượng mặt trời đang trở nên rẻ hơn ở khắp thế giới, đây chính là
cơ hội tốt nhất để chúng ta có thể dự trữ nguồn năng lượng tự nhiên này, đồng thời cũng
giúp giảm sự phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch.
2. Sản xuất hydro bằng năng lượng mặt trời
Để có một hệ thống hydro-tái tạo hiệu quả và hiệu quả cao, hydro nên được sử dụng
vào thời điểm đã chọn. Khi có các nguồn tài nguyên tái tạo, ví dụ như mặt trời đang chiếu
sáng, và cần có điện, thì dịng điện phải được sử dụng ngay lập tức. Để đáp ứng nhu cầu
20



điện cao hơn nữa, năng lượng có thể được cung cấp trực tiếp từ các nguồn tài nguyên tái
tạo cũng như từ các cửa hàng hydro. Khi nhu cầu giảm, lượng điện tăng thêm từ năng
lượng tái tạo có thể được chuyển đổi và lưu trữ dưới dạng hydro.
Ngoài ra, hydro cung cấp một điểm kết nối giữa sản xuất điện tái tạo, giao thông vận
tải và nhu cầu năng lượng di động. Trong các ứng dụng vận tải, hydro cung cấp một cách
để chuyển đổi các nguồn tài nguyên tái tạo thành nhiên liệu cho các phương tiện giao
thông. Trong năng lượng di động, hydro với pin nhiên liệu có thể được sử dụng như một
nguồn năng lượng quan trọng cho các thiết bị điện tử di động, mang lại những lợi thế
chính so với pin thơng thường. Nó sẽ tăng thời gian vận hành, giảm trọng lượng và có thể
sạc lại dễ dàng. Đồng thời, hydro có thể tích trữ năng lượng trong thời gian dài mà khơng
bị tiêu hao năng lượng.

Mơ hình ngun lý của cơ sở thí nghiệm.
Mơđun quang điện tạo ra năng lượng điện và dịng điện đi đến bình điện phân bằng
dây dẫn. Bình điện phân là một bình có hai điện cực cacbon được nhúng trong chất điện
phân. Các ống nhựa trong suốt được đặt trên các điện cực carbon để bắt các bong bóng
khí hydro và oxy.
Khi ánh sáng tác dụng lên bề mặt dốc của mơđun quang điện thì q trình điện phân
bắt đầu. Sau đó, hydro phân tử được tạo ra trên bề mặt catốt và oxy được tạo ra trên bề
mặt anốt. Các bọt khí hydro và oxy nổi lên trong các ống rỗng làm mất chất điện phân.
Tốc độ sản xuất hydro được xác định bằng lượng khí thu được trên một đơn vị thời gian.
3. Điện mặt trời cho mạng viễn thông
Năng lượng mặt trời cho mạng viễn thông là một ứng dụng khác của quang điện mặt
trời. Các tháp BTS viễn thơng có nguồn điện được cấp từ máy phát điện diezen dự phịng
nơi có điện lưới. Chi phí vận hanh của máy phát điện rất cao. Sự thay thế tốt nhất cho
máy phát điện diezen dự phịng là năng lượng sạch,các hệ thống này có thể được kết hợp
(năng lượng mặt trời và năng lượng gió) khi có gió. Nhiều nhà khai thác viễn thơng đã
lắp đặt hề thống năng lượng mặt trời và họ đã rất hài lòng.


21


4. Mơ hình đơ thị xanh và giao thơng thơng minh
a) Ngôi nhà xanh trong khu đô thị

Ứng dụng pin mặt trời kết hợp với xây dựng làm nên mái ngói năng lượng mặt trời
lắp đặt thế cho mái ngói truyền thống hay đơn giản là các tấm pin mặt trời lắp đặt trên
mái nhà trong thòi gian sắp tới. Nguồn điện của cả ngôi nhà gần như 100% được tạo ra từ
mái ngói năng lượng mặt trời này. Ứng dụng này chắc chắn sẽ phát triển cực kì mạnh mẽ
trong tương lai gần nhờ công nghệ xây dựng và vật liệu phong phú ngày nay không chỉ
tạo ra mái nhà chắc chắn bền vững tạo ra nguồn năng lượng sạch mà cịn đảm bảo về vẻ
đẹp bên ngồi vơ cùng hiện đại cho ngôi nhà.

Ngành công nghiệp sản suất tạo ra những thiết bị công nghệ năng lượng mặt trời có
thể đeo một cách cá nhân để sử dụng năng lượng mặt trời: Cung cấp năng lượng cho các
thiết bị điện tử tiêu dùng đã trở thành cách sử dụng năng lượng mặt trời phổ biến trong
thế giới ngày nay - các bộ sạc sử dụng năng lượng mặt trời có thể sạc bất cứ thứ gì từ
điện thoại di động đến máy tính bảng hoặc máy đọc sách điện tử,các thiết bị trong nhà…
b) Giao thông thông minh

22


Một phương pháp cải tiến để tận dụng hiệu quả ánh nắng mặt trời là di chuyển bằng
năng lượng quang điện (PV). Đường sắt, tàu điện ngầm, xe buýt, máy bay, ơ tơ và thậm
chí cả đường bộ đều có thể được cung cấp năng lượng bằng năng lượng mặt trời và vận
chuyển bằng năng lượng mặt trời đang trở thành một sản phẩm phổ biến trong lĩnh vực
năng lượng tái tạo.
Gần đây, chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời đã đi vòng quanh thế giới,

bay vút qua Thái Bình Dương và gây ấn tượng mạnh trong những bức ảnh mang tính biểu
tượng. Trong khi đó, xe bt năng lượng mặt trời đang giúp Trung Quốc giảm lượng khí
thải carbon, đồng thời duy trì phương tiện cơng cộng hiệu quả ở các thành phố đông dân
cư như Bắc Kinh.
Cuối cùng, ô tô năng lượng mặt trời đang bắt đầu đóng một vai trị trong các cuộc thi
đua trên khắp thế giới, đặc biệt là ở Úc, nơi mô hình đã được cơng nhận lớn. Với những
tiến bộ này và hơn thế nữa, khơng có gì phải bàn cãi khi nói rằng năng lượng mặt trời là
lĩnh vực cơng nghiệp giao thơng vận tải đang biến đổi trên tồn thế giới.
Hệ thơng tín hiệu,đèn giao thơng sử dụng năng lượng mặt trời:

Một trong những cách dễ nhất để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời là
thêm hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời ngoài trời. Không như những đèn
chiếu sang truyền thống đèn chiếu sáng năng lượng mặt trời không yêu cầu thiết lập phức
tạp vì đèn khơng dây và khai thác ánh sáng mặt trời vào ban ngày để tránh nhu cầu sử
23


dụng điện lưới vào ban đêm. Mặc dù đèn năng lượng mặt trời chưa phổ biến như các tấm
pin năng lượng mặt trời, nhưng chúng đang nhanh chóng gia nhập những bóng đèn LED.
Ngồi ra, tính thẩm mỹ của ánh sáng mặt trời hiện đại có thể cải thiện đáng kể trang
trí ngồi trời của một khu phố. Các mảng ánh sáng phức tạp có thể cải thiện thiết kế bên
ngồi của đèn tín hiệu giao thơng sử dụng NLMT được ứng dụng rộng rãi ở một số khu
đô thị.

c) Mơ hình xử lý nước thải sử dụng nặng nượng mặt trời

Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một giải pháp xử lý nước thải sử dụng quá
trình điện phân được lắp đặt quang điện mặt trời. Lò phản ứng đông tụ điện, bằng cách sử
dụng điện, đẩy nhanh quá trình ngưng kết giúp tách các hạt bằng cách nổi và lắng. Dữ
liệu thu thập được cho thấy mật độ dòng điện (1,0 mA / cm 2), năng lượng trên mỗi khối

lượng xử lý (2,18 kWh / m3) và tổng chi phí trên mỗi khối lượng (2,51 đơ la Mỹ / m 3)
tương thích với tài liệu và đây là một lựa chọn kinh tế khả thi cho xử lý nước cho các
ngành cơng nghiệp khống sản và kim loại bằng cách sử dụng nguồn năng lượng mặt
trời.

Hệ thống xử lý nước thải sử dụng năng lượng mặt trời
Xử lý nước thải tại chỗ tự cung cấp năng lượng cung cấp một khả năng duy nhất để
xử lý nước thải phân tán. Điều này có tiềm năng giảm chi phí vận chuyển và loại bỏ các
nguồn lực thường cần để thu gom và vận chuyển nước thải từ các địa điểm xa.
Giải pháp xử lý nước thải sử dụng năng lượng mặt trời tích hợp các tiến bộ cơng
nghệ giúp giảm đáng kể chi phí và năng lượng đầu vào của q trình xử lý nước
thải. Tích hợp năng lượng tái tạo và những tiến bộ trong xử lý nước thải với những cải
24


tiến trong tự động hóa từ xa làm giảm đáng kể sự kém hiệu quả trong các quy trình xử lý
nước thải hiện tại.
III. Ứng dụng trong lĩnh vực quân đội [12]
Nhiều cơng ty qn sự, cơng nghệ quốc phịng trên thế giới đã cùng hợp tác với quân
đội NATO để thử nghiệm việc áp dụng năng lượng tái tạo vào trong chiến đấu và cứu trợ
nhân đạo. Cụ thể các dự án này sẽ liên quan đến công nghệ năng lượng Mặt Trời, năng
lượng sức gió. Hứa hẹn sẽ làm thay đổi cách thức chiến tranh trong tương lai, khi mà
càng ngày càng có nhiều thiết bị điện tử hoạt động trên chiến trường. Với những tấm pin
năng lượng Mặt Trời dã chiến, đủ nhỏ gọn để có thể mang theo người nhưng cũng đủ
năng lượng để cung cấp cho các thiết bị điện tử, thậm chí là các khí tài trong tương lai.
Các nhà máy năng lượng Mặt Trời mini này có thể thiết lập ở bất kỳ đâu chỉ trong vịng
10 phút.
Bên cạnh đó, việc vận chuyển các loại nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu và khí
đốt gặp phải rất nhiều khó khăn và rủi ro. Các đoàn xe vận chuyển nhiên liệu rất dễ bị tấn
cơng bởi các nhóm du kích hoặc máy bay. Theo thống kê đã có khoảng 3.000 lính Mỹ

thiệt mạng trong những cuộc tấn cơng nhằm vào đồn xe trở nhiên liệu, tại Iraq và
Afghanistan.

Hệ thống năng lượng Mặt Trời Smartflower này có thể vận chuyển và lắp đặt một
cách dễ dàng. Các tấm năng lượng có thể xịe ra để có một diện tích đủ lớn, cũng có thể
gập lại để vận chuyển. Tất cả các thao tác này rất đơn giản và chỉ cần một người lính để
lắp đặt.
Bên cạnh Smartflower, một dạng tấm năng lượng Mặt Trời khác đang được NATO
thử nghiệm là Roll-Deployed PV Array (ROLLARRAY). Đây là một dạng tấm năng
lượng có thể gập, cuộn lại một cách thoải mái. Khi cần sử dụng nó có thể trải dài thành
một đường thẳng. Điều đặc biệt là nó khơng bị hư hại bởi lực nặng tác dụng lên trên,
thậm chí một chiếc ơ tơ có thể đi qua mà không bị làm sao

25