Photovoltaic là gì – Khám phá về công nghệ photovoltaic

Hiện nay, việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch và bền vững là một trong những ưu tiên hàng đầu theo chính sách nhiều nước đề ra. Trong đó, năng lượng mặt trời là một nguồn tiềm năng vô cùng lớn. Công nghệ photovoltaic được xem là một trong những giải pháp tiên phong, giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Bạn có bao giờ tự hỏi Photovoltaic là gì? Hay bạn muốn tìm hiểu thêm về công nghệ này? Hãy cùng EMPower khám phá và tìm hiểu sâu hơn về photovoltaic trong bài viết này.

Photovoltaic là gì?

Photovoltaic (PV) là một công nghệ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Được tạo ra từ hai từ gốc là “photo” (nghĩa là ánh sáng) và “voltaic” (nghĩa là liên quan đến điện). Khi ánh sáng chiếu vào bề mặt của tấm pin mặt trời và có tần số cao hơn một tần số ngưỡng cụ thể. Các photon sẽ truyền năng lượng cho các electron trong vật liệu. Điều này dẫn đến hiệu ứng quang điện, trong đó các electron được kích thích và bật ra khỏi bề mặt của vật liệu bán dẫn. Quá trình này tạo ra dòng điện, từ đó có thể tạo ra năng lượng điện.

Trong năm 2020, năng lượng điện sản xuất được từ photovoltaic (PV) đã trở thành nguồn điện rẻ nhất tại các vùng có tiềm năng năng lượng mặt trời lớn. Điều này đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi toàn cầu hướng đến sử dụng năng lượng bền vững. Chính vì vậy, lĩnh vực này đang được coi là động lực quan trọng để giảm sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu và bảo vệ môi trường.

Chúng ta vừa trả lời cho câu hỏi photovoltaic là gì? Tóm lại, đây là công nghệ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện. Nó sử dụng các tấm pin mặt trời để hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo ra dòng điện.

Hiệu quả và sự phát triển của Photovoltaic

Hiệu quả 

Hiệu suất điện thế của một tế bào photovoltaic (PV) là một đặc tính vật lý thể hiện khả năng tạo ra lượng điện năng từ một lượng ánh sáng mặt trời cố định. Đây là một chỉ số đo lường trong môi trường thí nghiệm lý tưởng. Và nó thể hiện hiệu suất tối đa mà một tế bào hoặc mô đun PV có thể đạt được.

Chúng ta có thể thấy, hiện nay các nhà nghiên cứu không ngừng cải thiện hiệu suất chuyển đổi của các tế bào và mô đun năng lượng mặt trời. Để nâng cao hiệu suất của các tấm pin mặt trời, cần lựa chọn kỹ thuật vật liệu bán dẫn có độ rộng vùng cấm phù hợp với quang phổ của ánh sáng mặt trời. Điều này giúp tăng khả năng hấp thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và cải thiện khả năng quang học của chúng.

Sự phát triển

Công nghệ photovoltaic đang có sự phát triển vượt bậc tại nhiều quốc gia trên toàn cầu, trong đó có Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức,…

Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science. Dự kiến vào năm 2030, công suất lắp đặt photovoltaic trên toàn thế giới có thể sẽ đạt từ 3.000 đến 10.000 GW. Và đến năm 2050, hơn 20% tổng năng lượng điện cung cấp cho thế giới có thể sẽ đến từ công nghệ quang điện.

Tính đến 2019, Việt Nam đã đạt công suất lắp đặt năng lượng mặt trời lên tới 4,5 GW. Đạt vị trí hàng đầu về công suất cài đặt trong khu vực Đông Nam Á. Với tỷ lệ lắp đặt đạt 90W/đầu người, Việt Nam đã nằm trong danh sách những quốc gia đứng đầu về sử dụng năng lượng mặt trời.

Quá trình sản xuất Photovoltaic

Quá trình sản xuất photovoltaic không quá phức tạp, nó không đòi hỏi sự kết hợp của nhiều bộ phận phức tạp. Các hệ thống PV thường có tuổi thọ khá dài, từ 10 đến 30 năm, nhờ chúng 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, tuy nhiên, quy mô mở rộng này đòi hỏi tính kinh tế cao.

Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại công nghệ hiệu quả. Nhưng PV silicon tinh thể vẫn chiếm đa số trong sản xuất hệ thống PV trên toàn thế giới.

Các bước để sản xuất photovoltaic silicon tình thể:

• Bước 1: Một trong những quá trình sản xuất photovoltaic là xử lý polysilicon từ thạch anh, từ lúc khai thác cho đến khi nó đạt được độ tinh khiết cao. Một phần của polysilicon này được nuôi cấy từ một dung dịch tạo từ đa tinh thể lỏng. Trong khi phần còn lại có thể được đúc thành thỏi bằng cách sử dụng khuôn.
• Bước 2: Sử dụng cưa dây để cắt các tấm từ vật liệu bán dẫn, sau đó tiến hành khắc bề mặt của chúng trước khi làm sạch.
• Bước 3: Đặt các phiến vật liệu bán dẫn vào một lò lắng đọng hơi phốt pho. Trong đó một lớp phốt pho rất mỏng được áp dụng để tạo thành một bề mặt bán dẫn loại n. Đồng thời, cũng được phủ thêm một lớp phủ chống phản xạ lên bề mặt, cùng với việc áp dụng các điểm tiếp xúc điện để giảm thiểu sự thất thoát năng lượng.
• Bước 4: Hoàn thiện các tế bào. Các tế bào này được kết nối thông qua mạch điện theo các ứng dụng cụ thể và chuẩn bị cho quá trình vận chuyển và lắp đặt.

Ưu điểm và hạn chế của Photovoltaic

Ưu điểm

Hệ thống PV có tuổi thọ cao và không đòi hỏi bảo trì liên tục sau khi lắp đặt. Ngoài ra, chúng ta chỉ tốn chi phí ban đầu để lắp đặt, chúng còn giúp giảm chi phí vận hành trong suốt thời gian sử dụng.

Ngoài ra, hệ thống PV không gây ra ô nhiễm môi trường trong quá trình sử dụng. Đây là một lợi ích quan trọng đóng góp bảo vệ môi trường.

Cuối cùng, điểm đáng chú ý là hiệu suất của hệ thống PV vẫn tiếp tục tăng lên trong khi chi phí sản xuất hàng loạt đang giảm nhanh chóng, điều này có nghĩa là chúng trở nên ngày càng hiệu quả và thúc đẩy sự phát triển của năng lượng mặt trời.

Hạn chế

Mặc dù trong quá trình sử dụng, hệ thống hotolvoltaic không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên quá trình sản xuất các tế bào PV lại đòi hỏi sự tiêu tốn nhiều năng lượng và liên quan đến việc sử dụng các hóa chất độc hại cho môi trường. Điều này có thể gây ra tác động tiêu cực trong giai đoạn sản xuất.

Ứng dụng cua photovoltaic

Điện mặt trời mái nhà

Nguyên tắc của việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời là đặt nó ở vị trí cao nhất trên ngôi nhà hoặc cơ sở. 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 photovoltaic, cả hộ gia đình và doanh nghiệp có thể tiết kiệm đáng kể chi phí tiền điện. 

Hệ thống xử lý nước thải

Sau khi quang năng đã được chuyển đổi thành điện, nó có thể được ứng dụng trong hệ thống xử lý nước thải. Phương pháp này giúp giảm thiểu tác động của hiệu ứng nhà kính và giảm ô nhiễm môi trường. 

Hệ thống Photovoltaic không chỉ là một giải pháp hiệu quả để tiết kiệm chi phí cho hộ gia đình và doanh nghiệp. Mà nó còn đảm bảo nguồn điện ổn định được duy trì trong thời gian dài.

Các bạn vừa cùng EMPower tìm hiểu về photovoltaic là gì? Thông qua bài viết, các bạn đã có thể nắm rõ hơn về công nghệ photovoltaic. Cũng như những lợi ích mà nó mang lại, xây dựng một tương lai bền vững