Photovoltaic là gì, ưu nhược điểm và ứng dụng

Photovoltaic hay quang điện hiện nay được ứng dụng rất nhiều trong việc sản xuất điện mặt trời phục vụ đời sống và sinh hoạt hàng ngày. Bài viết dưới đây SUNEMIT sẽ chia sẻ Photovoltaic là gì, ưu nhược điểm cũng như các ứng dụng của Photovoltaic, mời các bạn cùng tìm hiểu.

Photovoltaic là gì?

Photovoltaic (PV) còn được gọi với cái tên quang điện là một hiện tượng điện - lượng từ hay là sự biến đổi ánh sáng thành điện năng bằng cách sử dụng các vật liệu bán dẫn thể hiện hiệu ứng quang điện. Tức khi bề mặt của tấm pin mặt trời được chiếu bởi khúc xạ điện từ có tần số lớn hơn một tần số ngưỡng, các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng từ các photon và sinh ra năng lượng. Các thiết bị điện tử bị bật ra khỏi bề mặt kim loại sẽ phát sinh ra hiệu ứng quang điện ngoài.

Trong năm 2020 PV trở thành nguồn điện rẻ nhất ở các khu vực có tiềm năng năng lượng mặt trời cao. Vì thế, đây được coi là lĩnh vực thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn cầu sang năng lượng bền vững, vốn sẽ được yêu cầu để giảm sự nóng lên toàn cầu.

Hiệu quả và sự tăng trưởng của Photovoltaic

2.1. Hiệu quả

Hiệu suất điện thế của một tế bào PV là một thuộc tính vật lý biểu thị lượng điện năng mà một tế bào có thể tạo ra cho một bức xạ mặt trời nhất định. Hiệu quả được đo lường trong các điều kiện của phòng thí nghiệm lý tưởng và thể hiện hiệu suất tối đa có thể đạt được của pin và mô đun PV. 

Ngày nay có sự nỗ lực không ngừng để tăng hiệu quả chuyển đổi của các tế bào và mô đun PV. Để tăng hiệu suất của pin mặt trời, thì phải chọn vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm phù hợp với quang phổ mặt trời. Điều này làm gia tăng khả năng tích điện và quang học. 

2.2. Tăng trưởng

Photovoltaic đang phát triển nhanh chóng tại rất nhiều quốc gia trên toàn thế giới như Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức,...

Theo một nghiên cứu trên tạp chí Science thì vào năm 2030 thì công suất lắp đặt PV toàn cầu sẽ đạt từ 3.000 đến 10.000 GW. Cho đến năm 2050 thì hơn 20% tổng lượng điện có thể được cung cấp bởi quang điện.

Tính đến năm 2019 thì công suất tại Việt Nam là 4,5 GW trở thành quốc gia có công suất lắp đặt cao nhất Đông Nam Á. Tỷ lệ lắp đặt 90W / đầu người giúp đưa Việt Nam vào top đầu.

Quy trình sản xuất Photovoltaic

Quá trình sản xuất tạo ra Photovoltaic cơ bản là không quá phức tạp vì không đòi hỏi sự kết hợp của nhiều bộ phận phức tạp. Các hệ thống PV có tuổi thọ khá dài từ 10 đến 30 năm do tồn tại ở trạng thái rắn. Để tăng sản lượng điện của hệ thống PV, các nhà sản xuất chỉ cần thêm nhiều thành phần quang điện hơn và quy mô này đòi hỏi tính kinh tế cao.

Có rất nhiều loại PV hiệu quả tuy nhiên PV silicon tinh thể lại chiếm phần lớn vào sản lượng hệ thống PV trên toàn thế giới. 

Sản xuất hệ thống PV silicon cần một số bước sau:

- Bước 1: polysilicon được xử lý từ thạch anh đã khi khai thác cho đến khi tồn tại ở dạng tinh khiết. Một thỏi dung dịch được nuôi cấy từ đa tinh thể lỏng. Thỏi cũng có thể được đúc bằng khuôn.

- Bước 2: Dùng cưa dây để cắt các tấm làm bằng vật liệu bán dẫn và được khắc bề mặt trước khi được làm sạch.

- Bước 3: Các phiến được đặt vào một lò lắng đọng hơi phốt pho, trong đó được đặt một lớp phốt pho rất mỏng, một nguyên tố nhóm V, tạo ra một bề mặt bán dẫn loại n. Phủ một lớp phủ chống phản xạ được thêm vào bề mặt, cùng với các điểm tiếp xúc điện để làm giảm sự thất thoát năng lượng.

- Bước 4: Hoàn thiện tế bào. các tế bào được kết nối thông qua mạch điện theo ứng dụng cụ thể và chuẩn bị cho việc vận chuyển và lắp đặt.

Quang điện silicon tinh thể chỉ là một loại PV, tuy nhiên hiện tại có nhiều công nghệ mới và hứa hẹn có tiềm năng được mở rộng để đáp ứng nhu cầu năng lượng điện trong tương lai.

Ưu điểm và hạn chế của Photovoltaic

Ưu điểm	- Hệ thống PV có tuổi thọ cao, không cần phải bảo trì hay can thiệp sau khi lắp đặt. Từ đó, trừ chi phí lắp đặt thì có thể giảm bớt được 1 khoản chi phí trong thời gian vận hành. - Trong quá trình sử dụng không gây ô nhiễm môi trường - Hiệu suất vẫn tăng trong khi chi phí sản xuất hàng loạt đang giảm nhanh chóng.
Hạn chế	- Nếu như trong quá trình sử dụng không gây ô nhiễm môi trường thì trong quá trình sản xuất các tế bào PV lại tiêu tốn nhiều năng lượng và liên quan đến các hóa chất độc hại với môi trường. - Việc không phải nộp tiền điện thì sẽ không có hóa đơn điện. Từ đó, gây khó khăn trong việc quản lý lượng điện tiêu thụ.

Ứng dụng của Photovoltaic trong đời sống

Hiện nay, Photovoltaic (quang điện mặt trời) được sử dụng phổ biến và đem lại cho khách hàng nhiều lợi ích

a. Năng lượng mặt trời phân bổ trên mái nhà:

- Nguyên tắc là lắp đặt tại vị trí trên cùng của nhà. Sau đó, sử dụng hệ thống quang điện để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện sạch để sử dụng

- Nhờ có hệ thống PV mà các hộ gia đình, doanh nghiệp tiết kiệm được nhiều chi phí tiền điện. Đặc biệt, theo chính sách mới của chính phủ nếu điện năng mặt trời mà gia đình bạn sử dụng dư thừa bạn có thể bán đi và thu về một khoản thu nhập

b. Hệ thống xử lý nước thải

- Lắp đặt hệ thống nước thải sau khi được chuyển đổi từ quang năng sang điện năng. Phương pháp này làm giảm hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường đang ngày càng nghiêm trọng không chỉ ở thành thị mà còn ở ngay cả nông thôn.

- Hệ thống Photovoltaic là một giải pháp hữu hiệu giúp tiết kiệm chi phí cho hộ gia đình, doanh nghiệp đồng thời ổn định nguồn điện được duy trì.

Trên đây là những chia sẻ của SUNEMIT về Photovoltaic là gì, ưu nhược điểm cũng như ứng dụng của nó trong đời sống. Hi vọng sẽ hữu ích với các bạn!

source https://sunemit.com/photovoltaic/