Hỡnh 1.17 là sơ đồ cấu tạo một pin mặt trời tỡnh thể Silicon (Si). Phần chớnh của nú là một lớp tiếp xỳc bỏn dẫn pn (4) giữa lớp vật liệu Si loại n (lớp (3) và lớp vật liệu Si loại p lớp (5). Lớp bỏn dẫn loại n (3) khỏ mỏng, độ dày khoảng vài chục àm (àm = 1 phần triệu một) để cho ỏnh sỏng cú thể xuyờn vào sõu trong cỏc lớp chất bỏn dẫn.
Hỡnh 1.17. Sơđồ cấu tạo một pin mặt trời tinh thể Si
Để đảm bảo độ bền cơ học cho PMT người ta phải chế tạo lớp bỏn dẫn p (5) khỏ dày, 300 ữ 500àm. Điện cực mặt trờn (2) làm bằng kim loại và cú dạng lưới để ỏnh sỏng cú thể lọt qua và vào được lớp (4). Điện cực mặt dưới cũng bằng kim loại (6). Trờn cựng là một màng chống phản xạ ỏnh sỏng (1)
để giảm sự phản xạ ỏnh sỏng trờn bề mặt trờn của Pin. Hoạt động của pin mặt trời như sau:
Khi chiếu ỏnh sỏng mặt trời vào mặt trờn của pin, ỏnh sỏng sẽ tạo ra trong cỏc lớp bỏn dẫn lõn cận lớp tiếp xỳc pn (4) cỏc cặp điện tử - lỗ trống. Cỏc cặp này là cỏc hạt dẫn điện mang điện tớch õm (điện tử) và điện tớch dương (lỗ trống). Do tớnh chất đặc biệt của lớp tiếp xỳc bỏn dẫn, nờn tại lớp tiếp xỳc (4) đó cú sẵn một điện trường tiếp xỳc Etx. Điện trường này lập tức
tỏch điện tử và lỗ trống trong cỏc cặp điện tử, lỗ trống vừa được ỏnh sỏng tạo ra và bắt chỳng chuyển động theo cỏc chiều ngược nhau để tạo thành dũng
điện. Vỡ vậy nếu nối cỏc điện cực trờn và dưới bằng một dõy dẫn cú búng đốn (7) thỡ sẽ cú một dũng điện qua búng đốn và đốn sỏng.
Hiện tượng chiếu ỏnh sỏng vào lớp tiếp xỳc bỏn dẫn pn ta thu được dũng điện ở mạch ngoài được gọi là hiệu ứng Quang - Điện. Như vậy PMT hoạt động dựa trờn hiệu ứng quang- điện để sản xuất điện.
Hơn 90% PMT được sản xuất và ứng dụng hiện nay là PMT làm bằng chất bỏn dẫn tinh thể Si. Đối với PMT loại này, thỡ khi chiếu ỏnh sỏng mặt trời với cường độ Eo=1000 2
m W
và ở nhiệt độ To= 250C thỡ hiệu điện thế giữa 2 cực của pin là khoảng 0,55V và cường độ dũng điện cực đại đạt được 25 ữ 30mA/cm2.
Vỡ hiệu điện thế và dũng điện nhỏ như vậy, nờn để ứng dụng PMT, trong thực tế người ta phải nối nối tiếp hay song song nhiều pin lại với nhau tạo thành modun PMT. Ngoài ra việc chế tạo modun cũn nhằm bảo vệ PMT khỏi sự phỏ hoại của mụi trường. Việc vận chuyển và lắp đặt cỏc hệ thống PMT cũng thuận lợi và an toàn hơn. Hỡnh 1.18 là cấu tạo của một modun PMT. Hỡnh 1.18 . Sơđồ cấu tạo PMT Si Hỡnh 1.19. Một mụ đun PMT hoàn thiện (nhỡn từ mặt trờn) Tấm kính phía trên Tấm keo EVA Lớp các pin mặt trời đã hàn ghép điện Tấm keo EVA Tấm đáy
Cỏc PMT sau khi đó được nối điện xong (3) được đặt vào giữa 2 tấm keo EVA (Ethylene Vinyl Acetate) trong suốt (2). Trờn cựng người ta đặt tấm kớnh (1) và dưới đỏy người ta đặt tấm đế (5) bằng kớnh, chất dẻo hoặc vật liệu khụng thấm nước vào đú. Người ta nung trong buồng chõn khụng cả hệ thống trờn đến 100ữ1100C thỡ cỏc tấm keo EVA bị núng chảy. Sau đú người ta ộp khi làm nguội cả hệ thống, cỏc lớp keo EVA sẽ đụng cứng và kết dớnh tất cả
cỏc lớp và cỏc tấm thành một khối vững chắc. Cỏc PMT do đú được cỏch ly hoàn toàn với mụi trường và được bảo vệ trước mọi va đập cơ học. Hỡnh 1.19 là hỡnh ảnh một mụ đun PMT đó hoàn thiện.
Cho đến nay nước ta chưa sản xuất được PMT thương mại mà phải nhập của nước ngoài, giỏ khoảng 4USD/Wp.
Cụng suất của modun PMT được đo bằng Oỏt- đỉnh (peak Watt- viết tắt là Wp) là cụng suất điện mà modun PMT phỏt ra được khi ỏnh sỏng mặt trời cú cường độ 1000W/m2 chiếu vào mặt modun và ở nhiệt độ 250C.
Vớ dụ 1 modun PMT 75Wp cú nghĩa là khi đặt tấm PMT dưới ỏnh sỏng mặt trời cú cường độ 1000W/m2 (nắng lỳc giữa trưa vào mựa hố) thỡ modun
đú phỏt ra 75W điện năng. Vào cỏc thời gian nắng kộm hơn, vớ dụ buổi sỏng hay buổi chiều, mựa đụng,v.v.... modun khụng phỏt ra đủ 75W.