Tấm pin là một trong những thành phần quan trọng giúp chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng cho hệ thống điện, các thiết bị sử dụng công nghệ năng lượng mặt trời.
Để bạn hiểu rõ hơn về các tấm pin năng lượng mặt trời thì Việt Nam Solar sẽ tiến hành phân tích kỹ hơn về thành phần cũng như các nguyên liệu sản xuất pin năng lượng mặt trời thông qua bài viết này.
1. Nguyên liệu làm pin mặt trời
Vật liệu chính làm pin mặt trời là silicon nguyên chất nhưng ở trạng thái tự nhiên, nó thường rất thô, chúng có nguồn gốc từ silicon dioxide như đá thạch anh (silicon tinh khiết nhất) hoặc thạch anh nghiền.
2. Các quá trình sản xuất các tế bào quang điện
a. Quy trình làm sạch silicon
Để tạo ra pin mặt trời, các nguyên liệu thô trước tiên được đặt trong lò quang điện hình vòng cung, nơi carbon hình cun được sử dụng để giải phóng oxy.
Sản phẩm của quá trình này là carbon dioxide và silicon nóng chảy. Silicon lúc này có 1% tạp chất, không tinh khiết để tạo ra các tế bào quang điện, cần phải được làm sạch thêm.
Silic tinh khiết 99% còn lại được tinh chế thêm bằng cách sử dụng kỹ thuật floating zone. Thanh silicon không tinh khiết sẽ truyền qua khu vực gia nhiệt nhiều lần theo cùng một hướng.
Mỗi lần đi qua, khu vực này sẽ kéo các tạp chất về một đầu. Tại thời điểm này, silicon đã được làm sạch, hoàn toàn tinh khiết và phần trên cùng của tạp chất được loại bỏ.
b. Làm silicon đơn tinh thể
Các tế bào quang điện được làm từ các thỏi silicon hình trụ, có cấu trúc nguyên tử đơn tinh thể, được chế tạo từ quá trình Czochralski.
Trong quá trình này, một silicon đơn tinh thể được nhúng vào silicon đa tinh thể nóng chảy. Khi hạt tinh thể rút lại và xoay vòng, một phôi hình trụ hoặc boule của silicon được hình thành.
Phôi thu được không nhất thiết là tinh khiết, vì các tạp chất có thể vẫn còn trong chất lỏng.
c. Làm tấm bán dẫn silicon
Từ phôi gia công hình trụ, người ta sử dụng cưa tròn có đường kính trong, cắt bên trong thỏi hình trụ thành các tấm bán dẫn silicon hoặc có thể cắt cùng lúc với cưa nhiều dây (cưa hình kim cương tạo ra các vết cắt rộng và dày 5mm).
Chỉ có khoảng một nửa silicon bị mất từ phôi hình trụ đến lát tròn hoàn thành hoặc nhiều hơn nếu tấm bán dẫn silicon sau đó được cắt thành hình chữ nhật hoặc hình lục giác.
Các tấm bán dẫn hình chữ nhật hoặc hình lục giác đôi khi được sử dụng để tạo ra các tấm quang điện vì chúng có thể được gắn với nhau một cách hoàn hảo, do đó tận dụng tất cả không gian có sẵn trên bề mặt phía trước của pin.
Sau đó, các tấm bán dẫn được đánh bóng để loại bỏ các vết cưa. Thời gian gần đây, người ta đã nhận ra rằng các tế bào thô hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả hơn, vì vậy một số nhà sản xuất đã bỏ qua quá trình đánh bóng các tấm bán dẫn.
d. Quá trình pha tạp
Silic tinh khiết được pha tạp với phốt pho và boron để tạo ra lượng electron dư thừa và sự thiếu hụt electron tương ứng tạo sẽ ra các chất bán dẫn có thể dẫn điện.
Sau quá trình Czochralski, các tấm bán dẫn được niêm phong và đặt trong lò nung để đốt nóng nhẹ dưới nhiệt độ nóng chảy của silicon (2.570 độ F hoặc 1.410 độ C) với sự hiện diện của khí phốt pho.
Các nguyên tử phốt pho đào bên trong silicon xốp hơn vì nó gần như trở thành chất lỏng. Nhiệt độ và thời gian cho quá trình này được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo đường nối đồng nhất và có độ sâu thích hợp.
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 cách kiểm soát tốc độ của các ion, độ sâu thâm nhập của chúng có thể được kiểm soát. Tuy nhiên, quy trình mới này chưa được nhà sản xuất thương mại chấp thuận.
e. Đặt các điểm tiếp điện
Các tiếp điểm điện kết nối từng tế bào năng lượng mặt trời với nhau và với 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 trong tế bào.
Các kim loại như palladi/bạc, niken hoặc đồng được hút chân không thông qua quang điện tử, in lụa hoặc chỉ lắng đọng trên phần tiếp xúc của các tế bào được phủ một phần bằng sáp.
Tất cả ba phương pháp liên quan đến một hệ thống với phần bên trong bao gồm một phần của tế bào có tiếp điểm không cần bảo vệ, trong khi phần còn 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 nguyên chất rất sáng bóng, nó có thể phản chiếu tới 35% ánh sáng mặt trời. Để giảm lượng ánh sáng mặt trời bị mất, trên các tấm bán dẫn silicon được phủ một lớp chống phản chiếu.
Lớp phủ được sử dụng phổ biến nhất được làm từ titan dioxide và silicon oxide. Vật liệu được sử dụng cho lớp phủ được nung nóng cho đến khi các phân tử của nó bay hơi, di chuyển đến silicon và ngưng tụ hoặc trải qua quá trình phún xạ.
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 tế bào thành tấm pin
Pin mặt trời đã hoàn thành thường được đóng gói lại để tạo thành các mô-đun và được đặt vào khung kim loại nhôm với mặt sau để đảm bảo pin và các tấm kính nhựa siêu nhẹ, bền.
Bên trong khung kim loại là một vật liệu bảo vệ bao gồm cao su có chứa nhựa silicon hoặc butyryl trong suốt (thường được sử dụng trong kính chắn gió ô tô) liên kết xung quanh các tế bào, sau đó nhúng vào ethylene vinyl acetate.
Silicon được sử dụng làm xi măng để đặt tất cả các thành phần trên lại với nhau.
Lời kết
Có rất nhiều loại tấm pin mặt trời với các nguyên liệu và công nghệ khác nhau có sẵn trên thị trường, nhưng nguyên tắc sản xuất các tấm pin mặt trời là giống nhau.
Nếu chúng ta sử dụng một số từ mô tả cho cấu trúc của pin mặt trời, chúng ta có thể nói rằng một tấm pin mặt trời được tạo thành từ một loạt các tế bào quang điện được bảo vệ bởi một tấm kính ở mặt trước và một tấm vật liệu nhựa ở mặt sau.
Tất cả những thứ này sẽ được đóng gói chân không trong polymer trong suốt nhất (có thể).
Thông qua bài viết này, mong rằng bạn sẽ hiểu rõ hơn về các nguyên liệu cấu tạo nên pin năng lượng mặt trời. Nếu có thắc mắc gì thì vui lòng liên hệ chúng tôi qua các hình thức:
- Gửi mail trực tiếp qua hộp thư: [email protected]
- Hoặc liên hệ qua hotline: 088.6060.660
Lựa chọn chúng tôi sẽ là lựa chọn đúng đắn. Chúc bạn thành công!
Giấy Chứng Nhận ISO 9001:2015 Công Ty TNHH Việt Nam Solar
Xem Thêm Một Số Sản Phẩm Điện Năng Lượng Mặt Trời
Vui lòng đăng nhập để đánh giá!
