Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 4) - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương2 (Bài 4):Năng lượng mặt trời" cung cấp cho người học các kiến thức:Công nghệ chế tạo pin quang điện, đặc tính tải của pin quang điện, dò điểm công suất cực đại (MPPT). Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 4) - TS. Nguyễn Quang Nam 408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 4 1Ch. 2: Năng lượng mặt trời2.5. Công nghệ chế tạo pin quang điện2.6. Đặc tính tải của pin quang điện2.7. Dò điểm công suất cực đại (MPPT) Bài giảng 4 2Pin quang điện tinh thể silic Phân loại theo mức độ liên kết của nguyên tử silic với các nguyên tử khác trong từng tinh thể: Đơn tinh thể (single crystal): tinh thể có kích thước > 10 cm, công nghệ chiếm ưu thế Đa tinh thể (multicrystalline): mảng chứa đơn tinh thể kích thước 1 mm – 10 cm Đa tinh thể (polycrystalline): nhiều hạt kích thước 1 m – 1 mm, như với CdTe, CuInSe2 và màng mỏng Vi tinh thể (microcrystalline): hạt có kích thước dưới 1 m Không định hình: không có khu vực chứa đơn tinh thể. Bài giảng 4 3Pin quang điện tinh thể silic Một cách phân loại khác dựa vào việc các vùng p và n được chế tạo từ vật liệu nào. Nếu cùng loại vật liệu, chẳng hạn silic, pin được gọi là PV có mối nối đồng chất. Nếu khác loại vật liệu thì gọi là PV có mối nối khác chất. Một sự khác biệt nữa là các tế bào dùng nhiều mối nối (tế bào nối tầng), được tạo ra từ nhiều mối nối p-n, trong đó mỗi mối nối được thiết kế để bắt giữ một phần khác nhau của quang phổ mặt trời. Một số tế bào lại được chế tạo để hoạt động tốt với ánh sáng được tập trung lại. Bài giảng 4 4Pin quang điện tinh thể silic Một cách phân loại các pin quang điện. Tỷ lệ % là thị phần của các công nghệ vào cuối những năm 1990. Bài giảng 4 5Kỹ thuật Czochralski tạo silic đơn tinh thể SiHCl3 + H2 + nhiệt Si + 3HCl Từ silic nóng chảy hình thành thỏi silic, sau đó được cắt thành tấm mỏng bằng lưỡi cắt hay dây kim cương. Bài giảng 4 6Kỹ thuật chế tạo điện cực Bài giảng 4 7Kỹ thuật chế tạo điện cực Bài giảng 4 8Kỹ thuật kéo tấm silic Bài giảng 4 9Đúc silic đa tinh thể Bài giảng 4 10Module silic đa tinh thể Bài giảng 4 11Pin quang điện màng mỏng (thin-film) Thực hiện bằng cách phủ một lớp màng cực mỏng các vật liệu quang điện lên nền thủy tinh hoặc kim loại. Kỹ thuật màng mỏng sử dụng ít vật liệu (chỉ có độ dày cỡ m, trong khi tinh thể silic dày đến hàng trăm m), lại không cần kết nối các tế bào phức tạp, và đặc biệt phù hợp với kỹ thuật sản xuất hàng loạt. Độ mỏng của màng cho phép ánh sáng không bị hấp thụ có thể xuyên qua vật liệu, nhờ đó có thể phủ lên các cửa sổ, tạo ra các loại kính vừa cung cấp ánh sáng, vừa phát điện. Cũng có thể tạo ra nhiều mối nối kết hợp vật liệu, để hấp thu ánh sáng ở các dải bước sóng khác nhau, nhằm nâng cao hiệu suất. Bài giảng 4 12Pin quang điện màng mỏng (thin-film) Bài giảng 4 13Silic không định hình Bài giảng 4 14Quy trình chế tạo silic không định hình Bài giảng 4 15Silic không định hình nhiều mối nối Mỗi mối nối có năng lượng vùng cấm khác nhau, sẽ hấp thụ các dải bước sóng khác nhau. Bài giảng 4 16Gallium Arsenide và Indium Phosphide Các hợp chất mới thường được tạo ra từ các cặp nguyên tố ở nhóm III và nhóm V (gọi là vật liệu III-V), hoặc ở nhóm II và nhóm VI (vật liệu II-VI). Ví dụ, gallium là nguyên tố thuộc nhóm III, kết hợp với arsenic thuộc nhóm V để tạo ra vật liệu quang điện gallium arsenide (GaAs). Tương tự, indium (nhóm III) và phốt-pho (nhóm V) có thể tạo ra các tế bào indium phosphide (InP). Hay như vật liệu II-VI là sự kết hợp giữa cadmium (nhóm II) và tellurium (nhóm VI) trong các tế bào CdTe (cad-telluride). Bài giảng 4 17Gallium Arsenide GaAs có năng lượng vùng cấm bằng 1,43 eV, rất gần với mức lý tưởng là 1,4 eV. Do đó, các tế bào GaAs có thể đạt hiệu suất khi không hội tụ là 29%. GaAs lại cũng không bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ, do đó rất thích hợp cho các hệ thống hội tụ, với hiệu suất có thể đạt 39%. Tuy nhiên, gallium lại là vật liệu khá hiếm, và đắt tiền. Do đó, hiện tại GaAs chỉ thích hợp với các ứng dụng không gian, hay các hệ thống hội tụ cỡ lớn. Bài giảng 4 18Cadmium Telluride Cadmium telluride thường chỉ được dùng để chế tạo bán dẫn loại p, do đó thường dẫn đến vấn đề về liên kết lơ lửng khi được kết hợp với bán dẫn loại n trên nền vật liệu khác. Bài giảng 4 19Copper Indium Diselenide (CIS) Các hợp chất được ...