Tế bào quang điện là gì và được tạo ra như thế nào?

Tế bào quang điện là thành phần chính trong tấm pin năng lượng mặt trời. Vậy tế bào quang điện là gì và tế bào quang điện được tạo ra như thế nào? Dưới đây là những giải đáp chi tiết của SUNEMIT về tế bào quang điện, mời các bạn cùng theo dõi.

Tế bào quang điện là gì?

Tế bào quang điện (Solar cell hay cell pin mặt trời) là một thiết bị điện được làm từ silicon dạng tinh thể. Trên bề mặt tế bào quang điện được phủ các đường dẫn bằng kim loại để thu thập các electron sinh ra bởi hiệu ứng quang điện, có khả năng biến đổi quang năng thành điện năng. 

Thông thường mỗi tấm pin mặt trời có chứa từ 60-70 tế bào quang điện.

Tế bào quang điện được tạo ra như thế nào?

Tế bào quang điện được chế tạo ra theo 7 bước:

B1: Làm sạch silicon

Các silicon dioxide được cho vào lò hồ quang điện, sau đó đặt hồ quang carbon vào để giải phóng lượng oxy. Sản phẩm thu được là carbon dioxide và silicon nóng chảy. Nhờ quá trình này mà silicon được làm sạch và chứa 1 phần nhỏ tạp chất. Tuy nhiên silicon này vẫn chưa đủ điều kiện để tạo ra pin quang điện.

Silicon cần được nóng chảy di động để kéo hết các tạp chất về 1 phía nhất định. Cuối cùng sẽ tạo ra được silicon nguyên chất và bỏ đi phần tạp chất. 

B2: Chế tạo silicon đơn tinh thể

Tế bào điện mặt trời được làm từ những thỏi silicon. Sản phẩm này là silicon đa tinh thể vì thế muốn chuyển hóa thành silicon đơn tinh thể thì cần phải trải qua giai đoạn Czochralski. 

B3: Làm tấm silicon

Tấm silicon cấu tạo từ bó silicon được cắt lát riêng lẻ bằng cưa tròn kim cương. Quy trình cắt silicon này sẽ tạo ra hao hụt cho đến lúc có được 1 tấm silicon tròn. Tiếp theo, các tấm silicon được đánh bóng để loại bỏ những vết cưa sần sùi. 

B4: Pha tạp

Gần đây hình thức pha tạp được sử dụng nhiều nhất bằng photpho là sử dụng máy gia tốc hạt nhỏ để bắn các ion photpho vào thỏi silicon. Bằng cách kiểm soát tốc độ của các ion, điều này có nghĩa là ta có thể kiểm soát được độ sâu thâm nhập. Tuy nhiên, quá trình này vẫn chưa được chấp nhận hoàn toàn.

B5: Đặt các tiếp điểm điện

Các tiếp điểm điện được sử dụng để kết nối từng tế bào quang điện với nhau. Phần tiếp xúc cần phải cực kỳ mỏng để chúng không cản trở ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào. Các kim loại như đồng hay palladium được thăng hoa chân không qua chất quang dẫn hoặc lắng đọng trên phần tế bào tiếp xúc đã được phủ một lớp bằng sáp. Sau khi các tiếp điểm được đặt đúng vị trí, các ván mỏng thường là đồng tráng thiếc sẽ được đặt giữa các ô tế bào. 

B6: Lớp phủ chống phản quang

Silicon nguyên chất sẽ có độ bóng tự nhiên nên sẽ phản xạ ánh sáng lên đến 35% khi mặt trời chiếu vào. Chúng ta sẽ phủ 1 lớp titanium dioxide và silicon dioxide để khắc phục và giảm lượng ánh sáng hao hụt do phản quang này. Vật liệu được sử dụng cho lớp phủ được nung nóng cho đến khi các phần tử của nó sôi lên và di chuyển đến silicon để ngưng tụ. Trong quá trình này, điện áp cao sẽ đánh bật các phần tử ra khỏi vật liệu và sau đó gửi chung vào silicon ở điện cực đối diện.

B7: Đóng gói tế bào

Các tế bào solar đã hoàn thành sẽ được đóng gói. Điều này có nghĩa là chúng được nghiêm phong vào cao su silicon hoặc ethylene vinyl acetate. Các tế bào được đóng gói sau đó được đặt vào một khung nhôm có tấm nền bằng vỏ thủy tinh hoặc nhựa.

Nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện

Thường tế bào quang điện gồm có 2 lớp. Đó là một cực âm và một cực dương dùng để tạo ra điện trường. Khi các hạt năng lượng proton nhỏ từ ánh sáng mặt trời hấp thụ vào tế bào sẽ giải phóng các electron. Sau đó dẫn nó xuống đáy của tế bào và đi qua các đường dẫn kim loại, tạo ra dòng điện.

Ứng dụng: Tế bào quang điện có khả năng cảm biến ánh sáng, đặc biệt là cảm biến hồng ngoại. Giúp phát triển ánh sáng hoặc bức xạ điện từ khác gần phạm vi nhìn thấy được hay có thể đo cường độ ánh sáng.

Phân loại tế bào quang điện

Trên thị trường hiện nay phổ biến có 2 tế bào quang điện là Mono và Poly. Dưới đây là bảng so sánh giữa 2 loại tế bào Mono và Poly này:

Mono	Poly
Được làm bằng silicon đơn tinh thể, có độ tinh khiết cao, thường có giá trị đắt hơn so với các tế bào khác	Được làm bằng silicon đa tinh thể, được chế tạo từ silicon vuông đúc nóng chảy, được làm mát và làm cứng lại một cách cẩn thận
Tấm pin Mono gồm nhiều tế bào mono đơn hiển thị có công dụng tối ưu hóa hiệu suất và giảm các chi phí thành phần	Tế bào được sử dụng phổ biến, nó có mức độ giãn nở và chịu được nhiệt độ cao cùng quá trình sản xuất đơn giản, ít tốn kém, vì thế giá thành rẻ hơn pin Mono
Ưu điểm: Hiệu suất cao, thời gian sử dụng lâu - dài	Ưu điểm: Giá thành thấp
Nhược điểm: Giá thành cao	Nhược điểm: Hiệu suất kém hơn tấm Mono một phần do chi phí sản xuất thấp hơn

Hy vọng bài viết trên đã giúp cho các bạn hiểu được về tế bào quang điện là gì và được tạo ra như thế nào. Nếu như bạn đang cần tư vấn hoặc lắp đặt hệ thống điện mặt trời thì hãy liên hệ với đội ngũ chuyên gia điện mặt trời của SUNEMIT qua tổng đài điện thoại 094 6868 498 – 094 396 8848 hoặc Email: dienmattroi@sunemit.com để được hỗ trợ giải đáp.

source https://sunemit.com/te-bao-quang-dien/