PHẦN II ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI

Khi đọc qua tài liệu này, nếu phát hiện sai sót hoặc nội dung kém chất lượng xin hãy thông báo để chúng tôi sửa chữa hoặc thay thế bằng một tài liệu cùng chủ đề của tác giả khác. Tài li󰗈u này bao g󰗔m nhi󰗂u tài li󰗈u nh󰗐 có cùng ch󰗨 đ󰗂 bên trong nó. Ph󰖨n n󰗚i dung b󰖢n c󰖨n có th󰗄 n󰖲m 󰗠 gi󰗰a ho󰖸c 󰗠 c u󰗒i tài li󰗈u này, hãy s󰗮 d󰗦ng ch󰗪c năng Search đ󰗄 tìm chúng. Bạn có thể tham khảo nguồn tài liệu được dịch từ tiếng Anh tại đây: http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html Thông tin liên hệ: Yahoo mail: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com Khi đọc qua tài liệu này, nếu phát hiện sai sót hoặc nội dung kém chất lượng xin hãy thông báo để chúng tôi sửa chữa hoặc thay thế bằng một tài liệu cùng chủ đề của tác giả khác. Tài li󰗈u này bao g󰗔m nhi󰗂u tài li󰗈u nh󰗐 có cùng ch󰗨 đ󰗂 bên trong nó. Ph󰖨n n󰗚i dung b󰖢n c󰖨n có th󰗄 n󰖲m 󰗠 gi󰗰a ho󰖸c 󰗠 c u󰗒i tài li󰗈u này, hãy s󰗮 d󰗦ng ch󰗪c năng Search đ󰗄 tìm chúng. Bạn có thể tham khảo nguồn tài liệu được dịch từ tiếng Anh tại đây: http://mientayvn.com/Tai_lieu_da_dich.html Thông tin liên hệ: Yahoo mail: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com 31 PHÁƯN II ỈÏNG DỦNG NÀNG LỈÅÜNG MÀÛT TRÅÌI Nàng lỉåüng màût tråìi (NLMT) l ngưn nàng lỉåüng m con ngỉåìi biãút sỉí dủng tỉì ráút såïm, nhỉng ỉïng dủng nàng lỉåüng màût tråìi vo cạc cäng nghãû sn xút v trãn quy mä räüng thç måïi chè thỉûc sỉû vo cúi thãú k 18 v cng ch úu åí nhỉỵng nỉåïc nhiãưu nàng lỉåüng màût tråìi, nhỉỵng vng sa mảc. Tỉì sau cạc cüc khng hong nàng lỉåüng thãú giåïi nàm 1968 v 1973, nàng lỉåüng màût tråìi cng âỉåüc âàûc biãût quan tám. Cạc nỉåïc cäng nghiãûp phạt triãøn â âi tiãn phong trong viãûc nghiãn cỉïu ỉïng dủng nàng lỉåüng màût tråìi. Cạc ỉïng dủng nàng lỉåüng màût tråìi phäø biãún hiãûn nay bao gäưm 2 lénh vỉûc ch ú u. Thỉï nháút l nàng lỉåüng màût tråìi âỉåüc biãún âäøi trỉûc tiãúp thnh âiãûn nàng nhåì cạc tãú bo quang âiãûn bạn dáùn, hay cn gi l Pin màût tråìi, cạc Pin màût tråìi sn xút ra âiãûn nàng mäüt cạch liãn tủc chỉìng no cn cọ bỉïc xả màût tråìi chiãúu tåïi. Lénh vỉûc thỉï hai âọ l sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi dỉåïi dảng nhiãût nàng, åí âáy, chụng ta dng cạc thiãút bë thu bỉïc xả nhiãût màût tråìi v têch trỉỵ nọ dỉåïi dảng nhiãût nàng âãø dng vo cạc mủc âêch khạc nhau. Viãût Nam l nỉåïc cọ tiãưm nàng vãư NLMT, tri di tỉì vé âäü 8” Bàõc âãún 23” Bàõc, nàòm trong khu vỉûc cọ cỉåìng âäü bỉïc xả màût tråìi tỉång âäúi cao, våïi trë säú täøng xả khạ låïn tỉì 100-175 kcal/cm 2 .nàm. Do âọ viãûc sỉí dủng NLMT åí nỉåïc ta s âem lải hiãûu qu kinh tãú låïn. Thiãút bë sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi åí Viãût Nam hiãûn nay ch úu l hãû thäúng cung cáúp âiãûn dng pin màût tråìi, hãû thäúng náúu cåm cọ gỉång phn xả, hãû thäúng cung cáúp nỉåïc nọng, chỉng cáút nỉåïc dng NLMT, dng NLMT chảy cạc âäüng cå nhiãût (âäüng cå Stirling), v ỉïng dủng NLMT âãø lm lảnh l âãư ti háúp dáùn cọ tênh thåìi sỉû â v âang âỉåüc nhiãưu nh khoa hc trong v ngoi nỉåïc nghiãn cỉïu. 32 CHặNG 3 PIN MT TRèI Pin mặt trời là phơng pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lợng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời có u điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. ứng dụng năng lợng mặt trời dới dạng này đợc phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nớc phát triển. Ngày nay con ngời đã ứng dụng pin mặt trời trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, để chạy xe và trong sinh hoạt thay thế dần nguồn năng lợng truyền thống. 3.1. CÁÚU TẢO V HOẢT ÂÄÜNG CA PIN MÀÛT TRÅÌI Pin màût tråìi lm viãûc theo ngun l l biãún âäøi trỉûc tiãúp nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi thnh âiãûn nàng nhåì hiãûu ỉïng quang âiãûn. 3.1.1. Hiãûu ỉïng quang âiãûn Hiãûu ỉïng quang âiãûn âỉåüc phạt hiãûn âáưu tiãn nàm 1839 båíi nh váût l Phạp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiãn cho âãún 1883 mäüt pin nàng lỉåüng måïi âỉåüc tảo thnh, båíi Charles Fritts, äng ph lãn mảch bạn dáùn selen mäüt låïp cỉûc mng vng âãø tảo nãn mảch näúi. Thiãút bë chè cọ hiãûu sút 1%, Russell Ohl xem l ngỉåìi tảo ra pin nàng lỉåüng màût tråìi âáưu tiãn nàm 1946. Sau âọ Sven Ason Berglund â cọ cạc phỉång phạp liãn quan âãún viãûc tàng kh nàng cm nháûn ạnh sạng ca pin. Xẹt mäüt hãû hai mỉïc nàng lỉåü ng âiãûn tỉí (hçnh 3.1) E 1 <E 2 , bçnh thỉåìng âiãûn tỉí chiãúm mỉïc nàng lỉåüng tháúp hån E 1 . Khi nháûn bỉïc xả màût tråìi, lỉåüng tỉí ạnh sạng photon cọ nàng lỉåüng hν (trong âọ h l hàòng säú Planck, ν l táưn säú ạnh sạng) bë âiãûn tỉí háúp thủ v chuøn lãn mỉïc nàng lỉåüng E 2 . Ta cọ phỉång trçnh cán bàòng nàng lỉåüng: 2 E E 1 ν h Hçnh 3.1. Hãû 2 mỉïc nàng lỉåüng hν = E 2 - E 1 (3.1) Trong cạc váût thãø ràõn, do tỉång tạc ráút mảnh ca mảng tinh thãø lãn âiãûn tỉí vng ngoi, nãn cạc mỉïc nàng lỉåüng ca nọ bë tạch ra nhiãưu mỉïc nàng lỉåüng sạt nhau v tảo thnh cạc vng nàng lỉåüng (hçnh 3.2). Vng nàng lỉåüng tháúp bë cạc âiãûn tỉí chiãúm âáưy khi åí trảng thại cán bàòng gi l vng hoạ trë, m màût trãn ca nọ cọ mỉïc nàng 33 lỉåüng E v . Vng nàng lỉåüng phêa trãn tiãúp âọ hon ton träúng hồûc chè bë chiãúm mäüt pháưn gi l vng dáùn, màût dỉåïi ca vng cọ nàng lỉåüng l E c . Cạch ly giỉỵa 2 vng họa trë v vng dáùn l mäüt vng cáúp cọ âäü räüng våïi nàng lỉåüng l E g , trong âọ khäng cọ mỉïc nàng lỉåüng cho phẹp no ca âiãûn tỉí. Khi nháûn bỉïc xả màût tråìi, photon cọ nàng lỉåüng hν tåïi hãû thäúng v bë âiãûn tỉí åí vng hoạ trë tháúp háúp thu v nọ cọ thãø chuøn lãn vng dáùn âãø tråí thnh âiãûn tỉí tỉû do e - , âãø lải åí vng hoạ trë mäüt läù träúng cọ thãø coi nhỉ hảt mang âiãûn dỉång, k hiãûu l h + . Läù träúng ny cọ thãø di chuøn v tham gia vo quạ trçnh dáùn âiãûn. E c v E Vng dáùn Vng hoạ trë E g h ν Hçnh 3.2 Cạc vng nàng lỉåüng Hiãûu ỉïng lỉåüng tỉí ca quạ trçnh háúp thủ photon cọ thãø mä t bàòng phỉång trçnh: E v + hν -> e - + h + (3.2) Âiãưu kiãûn âãø âiãûn tỉí cọ thãø háúp thủ nàng lỉåüng ca photon v chuøn tỉì vng hoạ trë lãn vng dáùn, tảo ra càûp âiãûn tỉí - läù träúng l hν = hc/λ ≥ E g = E c - E v . Tỉì âọ cọ thãø tênh âỉåüc bỉåïc sọng tåïi hản λ c ca ạnh sạng âãø cọ thãø tảo ra càûp e - - h + : ggvc c EE hc EE hc 24,1 == − = λ , [µm] (3.3) Trong thỉûc tãú cạc hảt dáùn bë kêch thêch e - v h + âãưu tỉû phạt tham gia vo quạ trçnh phủc häưi, chuøn âäüng âãún màût ca cạc vng nàng lỉåüng: âiãûn tỉí e - gii phọng nàng lỉåüng âãø chuøn âãún màût ca vng dáùn E c , cn läù träúng h + chuøn âãún màût ca E v , quạ trçnh phủc häưi chè xy ra trong khong thåìi gian ráút ngàõn 10 -12 ÷ 10 -1 giáy v gáy 34 ra dao õọỹng maỷnh (photon). Nng lổồỹng bở tọứn hao do quaù trỗnh phuỷc họửi seợ laỡ E ph = h - E g . Toùm laỷi khi vỏỷt rừn nhỏỷn tia bổùc xaỷ mỷt trồỡi, õióỷn tổớ ồớ vuỡng hoaù trở hỏỳp thuỷ nng lổồỹng photon h vaỡ chuyóứn lón vuỡng dỏựn taỷo ra cỷp haỷt dỏựn õióỷn tổớ - lọự trọỳng e - - h + , tổùc laỡ õaợ taỷo ra mọỹt õióỷn thóỳ. Hióỷn tổồỹng õoù goỹi laỡ hióỷu ổùng quang õióỷn bón trong. Bổồùc 1 ỏm tờnh dổồng tờnh lồùp p lồùp n õióỷn tờch dổồng õióỷn tờch ỏm Bổồùc 2 lồùp p lồùp n tióỳp xuùc p-n õióỷn trổồỡng Bổồùc 3 õióỷn trổồỡng tióỳp xuùc p-n lồùp p lồùp n phọton õióỷn trổồỡng Bổồùc 4 taới õióỷn õióỷn tổớ tổỷ do Mỷt trồỡi Prọton ióỷn tổớ ióỷn tổớ tổỷ do Lọự trọùng Hỗnh 2.3. Nguyón lyù hoaỷt õọỹng cuớa pin mỷt trồỡi Hỗnh 3.3 Nguyón lyù hoaỷt õọỹng cu ớ a pin mỷt trồỡi 35 3.1.2. Hióỷu suỏỳt cuớa quaù trỗnh bióỳn õọứi quang õióỷn Ta coù thóứ xaùc õởnh hióỷu suỏỳt giồùi haỷn vóử mỷt lyù thuyóỳt cuớa quaù trỗnh bióỳn õọứi quang õióỷn cuớa hóỷ thọỳng 2 mổùc nhổ sau: = o o o o g d hc J dJE c )( )( (3.4) Trong õoù: J o () laỡ mỏỷt õọỹ photon coù bổồùc J o ()d laỡ tọứng sọỳ photon tồùi coù bổồùc soùng trong khoaớng ữ + d hc/ laỡ nng lổồỹng cuớa photon E g = laỡ nng lổồỹng hổợu ờch maỡ õióỷn tổớ hỏỳp thuỷ cuớa photon trong quaù trỗnh quang õióỷn, () dJ c 0 0 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1 1.5 2 E g eV Hỗnh 3.4. Quan hóỷ ( E g ) d hc J o o )( laỡ tọứng nng lổồỹng cuớa caùc photon tồùi hóỷ. Nhổ vỏỷy hióỷu suỏỳt laỡ mọỹt haỡm cuớa E g (hỗnh 3.4). Bũng tờnh toaùn lyù thuyóỳt õọỳi vồùi chỏỳt baùn dỏựn Silicon thỗ hióỷu suỏỳt 0,44. 3.1.3. Cỏỳu taỷo pin mỷt trồỡi Hởón nay vỏỷt lióỷu chuớ yóỳu cho pin mỷt trồỡi laỡ caùc silic tinh thóứ. Pin mỷt trồỡi tổỡ tinh thóứ silic chia ra thaỡnh 3 loaỷi: 36 • Mäüt tinh thãø hay âån tinh thãø module sn xút dỉûa trãn quạ trçnh Czochralski. âån tinh thãø loải ny cọ hiãûu sút tåïi 16%. Chụng thỉåìng ráút âàõt tiãưn do âỉåüc càõt tỉì cạc thi hçnh äúng, cạc táúm âån thãø ny cọ cạc màût träúng åí gọc näúi cạc module. • Âa tinh thãø lm tỉì cạc thi âục-âục tỉì silic nung chy cáøn tháûn âỉåüc lm ngüi v lm ràõn. Cạc pin ny thỉåìng r hån cạc âån tinh thãø, tuy nhiãn hiãûu sút kẹm hån. Tuy nhiãn chụng cọ thãø tảo thnh cạc táúm vng che ph bãư màût nhiãưu hån âån tinh thãø b lải cho hiãûu sút tháúp ca nọ. Hçnh 3.5. Pin màût tråìi • Di silic tảo tỉì cạc miãúng phim mng tỉì silic nọng chy v cọ cáúu trục âa tinh thãø. Loải ny thỉåìng cọ hiãûu sút tháúp nháút, tuy nhiãn loải ny r nháút trong cạc loải vç khäng cáưn phi càõt tỉì thi silicon. Mäüt låïp tiãúp xục bạn dáùn pn cọ kh nàng biãún âäøi trỉûc tiãúp nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi thnh âiãûn nàng nhåì hiãûu ỉïng quang âiãûn bãn trong gi l pin màût tråìi. Pin màût tråìi âỉåüc sn xút v ỉïng dủng phäø biãún hiãûn nay l cạc pin màût tråìi âỉåüc chãú tảo tỉì váût liãûu tinh thãø bạn dáùn silicon (Si) cọ hoạ trë 4. Tỉì tinh thãø Si tinh khiãút, âãø cọ váût liãûu tinh thãø bạn dáùn Si loải n, ngỉåìi ta pha tảp cháút donor l photpho cọ hoạ trë 5. Cn cọ thãø cọ váût liãûu bạn dáùn tinh thãø loải p thç tảp cháút acceptor âỉåüc dng âãø pha vo Si l Bo cọ hoạ trë 3. Âäúi våïi pin màût tråìi tỉì váût liãûu tinh thãø Si khi bỉïc xả màût tråìi chiãúu âãún thç hiãûu âiãûn thãú håí mảch giỉỵa 2 cỉûc khong 0,55V v dng âiãûn âon mảch ca nọ 37 khi bỉïc xả màût tråìi cọ cỉåìng âäü 1000W/m 2 vo khong 25 ÷ 30 mA/cm 2 . Silicon âa tinh thã ø 38 Hiãûn nay ngỉåìi ta â chãú tảo pin màût tråìi bàòng váût liãûu Si vä âënh hçnh (a-Si). So våïi pin màût tråìi tinh thãø Si thç pin màût tråìi a-Si giạ thnh r hån nhỉng hiãûu sút tháúp hån v kẹm äøn âënh. Ngoi Si, hiãûn nay ngỉåìi ta âang nghiãn cỉïu v thỉí nghiãûm cạc loải váût liãûu khạc cọ nhiãưu triãøn vng nhỉ Sunfit cadmi-âäưng (CuCds), galium-arsenit (GaAs) 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Thi Silicon Bọc tảo thi Tảo Silicon âån tinh thãø Pha tảp cháút tảo bạn dáùn Tảo bãư màû t Pin màût tråìi âån Cäng nghãû chãú tảo pin màût tråìi gäưm nhiãưu cäng âoản khạc nhau, vê dủ âãø chãú tảo pin màût tråìi tỉì Silicon âa tinh thãø cáưn qua cạc cäng âoản nhỉ hçnh 3.6 cúi cng ta âỉåüc module. Tảo âiãûn cỉûc Tảo tiãúp xục âiãûn, låïp bo vãû Âọng khung Thnh module Module Pin màût tråìi Hçnh 3.6. Quạ trçnh tảo module [...]... ngun l càõt mnh bãúp nhỉ hçnh 4.34 (2 mnh) Cạch làõp ghẹp cạc mnh thnh hãû thäúng nhỉ hçnh 4.35 y y Tám näưi (tiãu âiãøm) 360.0 250.0 180.0 180.0 62.5 0 0 x x 843.1 500.0 1200.0 843.1 Mnh I Mnh II Ghẹp mnh I v mnh II Hçnh 4.34 Chãú tảo bãúp 2 mnh 95 Hçnh 4.35 Loải bãúp 2 mnh Pháưn Parabän v giạ âåỵ cọ thãø thạo råìi v xãúp gn âãø thûn låüi cho quạ trçnh váûn chuøn nhỉ hçnh 4.36 Hçnh 4.36 Bãúp Parabän nhiãưu... biãún âäøi âiãûn phi âỉåüc thiãút kãú trong mäüt khong dao âäüng khạ räüng no âọ Vê dủ âäúi våïi hãû ngưn lm viãûc våïi âiãûn thãú V = 12V thç bäü âiãưu khiãøn v bäü âäøi âiãûn phi lm viãûc âỉåüc trong gii âiãûn thãú tỉì Vmin = 10 V âãún Vmax = 15 V Âãø cọ thãø dãù dng kiãøm tra, theo di quạ trçnh hoảt âäüng ca hãû nọi chung v ca tỉìng thnh pháưn nọi riãng cáưn phi làõp âàût thãm cạc bäü chè thë nhỉ:... lng phê låïn nãúu khäng dng thãm cạc ti phủ Ta khäng thãø dng cạc bäü têch trỉỵ nàng lỉåüng nhỉ acquy âãø têch trỉỵ âiãûn nàng trong cạc thạng ma h âãø dng trong cạc thạng ma âäng vç khäng kinh tãú Âãø gii quút váún âãư trãn ngỉåìi ta cọ thãø dng thãm mäüt ngưn âiãûn dỉû phng (vê dủ mạy phạt diezen, mạy näø) cáúp âiãûn thãm cho nhỉỵng thạng cọ cỉåìng âäü bỉïc xả màût tråìi tháúp hồûc sỉí dủng cäng nghãû . Pin mặt trời là phơng pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lợng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời có u điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, . lĩnh vực tàu vũ trụ. ứng dụng năng lợng mặt trời dới dạng này đợc phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nớc phát triển. Ngày nay con ngời đã ứng dụng pin mặt trời trong lĩnh vực hàng. 1 , 2 , 3 , T ứng õióỷn nng phaới cỏỳp haỡng ngaỡy cho caùc taới bũng t ứng tỏỳt caớ õióỷn nng cuớa caùc taới: E ng = P 1 1 + P 2 2 + P 3 3 + = (3.6) = n i ii P 1 Tổỡ E ng