mỏy phỏt là dàn pin mặt trời được biến đổi thành dũng xoay chiều cú hiệu điện thế và tần số phự hợp nhờ cỏc bộ biến đổi điện (Inverter) và được hũa vào mạng lưới điện cụng nghiệp. Khi sử dụng điện người ta lại lấy điện từ lưới. Mạng lưới điện cú vai trũ như một “ngõn hàng”, tớch trữ điện năng lỳc dàn pin mặt trời phỏt điện và cung cấp trở lại người tiờu dựng khi cần thiết. Nhờ ngõn hàng điện này mà việc sử dụng luụn ổn định và rất tiết kiệm điện.
Vớ dụ, ở cỏc nước Nhật Bản, Đức, Mỹ… trờn mỏi nhà mỗi gia đỡnh người ta lắp một dàn pin mặt trời cú cụng suất 3,5 đến 4 kWp. Ban ngày dàn pin hấp thu năng lượng Mặt trời và phỏt điện. Nhờ bộ biến đổi điện và hệ thống dõy điện của dàn pin được tải lờn lưới (qua một cụng tơ để chi số điện năng phỏt lờn lưới). Khi dựng điện người ta lấy điện từ lưới qua một cụng tơ thứ hai. Hàng thỏng người ta lấy số chỉ của cỏc cụng tơ và sẽ biết chủ hộ được nhận tiền điện (nếu số chỉ của cụng tơ sử dụng ớt hơn số chỉ của cụng tơ phỏt lờn lưới) hay phải trả thờm tiền điện (nếu ngược lại) từ cỏc cụng ty điện.
2.2. Lí THUYẾT HỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NỐI LƢỚI MẶT TRỜI NỐI LƢỚI
Hỡnh 2.2 trỡnh bày tổng quan về hệ thống điện Năng lượng Mặt trời nối lưới.
Bộ đóng cắt mềm PS ~ = Boost Converter ắc quy controller các tín hiệu phản hồi dòng, áp, tốc độ các giá trị đặt Bộ đóng cắt mềm l-ới Máy cắt phụ tải Tải l-ới MBA nlp PV
Hỡnh 2.2: Hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới
TRONG Để: 2.2.1. Pin mặt trời
Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bỏn dẫn chứa lượng lớn cỏc Điot P-N, duới sự hiện diện của ỏnh sỏng mặt trời cú khả năng tạo ra dũng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.
Cỏc pin năng lượng mặt trời cú nhiều ứng dụng. Chỳng đặc biệt thớch hợp cho cỏc vựng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, cỏc vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo trỏi đất, mỏy tớnh cầm tay, cỏc mỏy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước... Pin năng lượng mặt trời (tạo thành cỏc module hay cỏc tấm năng lượng mặt trời) xuất hiện trờn núc cỏc tũa nhà nơi chỳng cú thể kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện.
Hiệu suất là tỉ số của năng lượng điện từ ỏnh sỏng mặt trời. Vào buổi trưa một ngày trời trong, ỏnh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m². Trong đú, 10%
hiệu suất của 1module 1m² cung cấp năng lượng khoảng 100 W. Hiệu suất của pin mặt trời thay đổi từ 6% từ pin mặt trời làm từ Silic khụng thự hỡnh, và cú thể lờn đến 30% hay cao hơn nữa.
Pin mặt trời được sản xuất và ứng dụng phổ biến hiện nay là cỏc pin mặt trời được chế tạo từ vật liệu tinh thể bỏn dẫn Silicon (Si) cú hoỏ trị 4. Từ tinh thể Si tinh khiết, để cú vật liệu tinh thể bỏn dẫn Si loại n, người ta pha tạp chất Donor là Photpho (P) cú hoỏ trị 5. Cũn để cú vật liệu bỏn dẫn tinh thể loại p thỡ tạp chất Acceptor được dựng để pha vào Si là Bo cú hoỏ trị 3. Đối với pin mặt trời từ vật liệu tinh thể Si khi được chiếu sỏng thỡ hiệu điện thế hở mạch giữa hai cực vào khoảng 0,55V, cũn dũng ngắn mạch của nú dưới bức xạ mặt trời 1000W/m2 vào
khoảng (25 30) mA/cm3. Hiện nay cũng đó cú cỏc pin mặt trời bằng vật liệu Si vụ
định hỡnh (a-Si). Pin mặt trời a-Si cú ưu điểm là tiết kiệm được vật liệu trong sản xuất do đú cú thể cú giỏ thành rẻ hơn. Tuy nhiờn, so với pin mặt trời tinh thể thỡ hiệu suất biến đổi quang điện của nú thấp và kộm ổn định khi làm việc ngoài trời.
Khi được chiếu sỏng, nếu nối cỏc bỏn dẫn P và N của một tiếp xỳc P-N
bằng một dõy dẫn thỡ pin Mặt trời phỏt ra một dũng quang điện Iph. Vỡ vậy trước hết
pin mặt trời cú thể xem tương đương như một nguồn dũng.
Lớp tiếp xỳc bỏn dẫn P-N cú tớnh chỉnh lưu tương đương với một Điốt. Tuy nhiờn khi phõn cực ngược, do điện trở lớp tiếp xỳc cú giới hạn, nờn vẫn cú một dũng điện được gọi là dũng dũ qua nú. Đặc trưng cho dũng dũ qua lớp tiếp xỳc P-N
người ta đưa vào đại lượng điện trở sơn Rsh.
Khi dũng quang điện chạy trong mạch, nú phải đi qua lớp bỏn dẫn P và N, cỏc điện cực, cỏc tiếp xỳc,… Đặc trưng cho tổng cỏc điện trở của cỏc lớp đú là một
điện trở Rs nối tiếp trong mạch (cú thể coi là điện trở trong của pin mặt trời).
+- - I ID Ish I + - Rsh Rs V
Hỡnh 2.3: Sơ đồ tương đương của Pin mặt trời
Áp dụng luật Kirholf 1 ta cú phương trỡnh:
exp ( ) 1 q V R I V R I s s I I I I I I D sh ph s nkT R sh (2.1) Trong đú:
IΦ: dũng quang điện (A/m2
);
ID: dũng qua điot (A/m2
);
IS: dũng bóo hoà (A/m2);
n: được gọi là thừa số lý tưởng phụ thuộc vào cỏc mức độ hoàn thiện cụng nghệ chế tạo pin mặt trời. Gần đỳng cú thể lấy n = 1;
RS: điện trở nối tiếp (điện trở trong) của pin mặt trời ( /m2
);
Rsh: điện trở sơn (điện trở dũ) ( /m2
) và q: điện tớch của điện tử (C).
Thụng thường điện trở sơn Rsh rất lớn vỡ vậy cú thể bỏ qua số hạng cuối trong