Thông số tấm pin năng lượng mặt trời cách đọc thế nào?

Hầu như các tấm quang năng lượng mặt trời hiện nay khi sản xuất và đưa ra thị trường tiêu thụ điều có các thông số cụ thể. Vậy gia đình cũng như các kỹ thuật viên mới đã biết điều gì với các thông số mới đó chưa. Bài viết này sẽ giải đáp cũng như định nghĩa và cách đọc hiểu thông số tấm pin năng lượng mặt trời để có thể lựa chọn đúng.

Tế bào quang điện được hiểu như thế nào?

Về tấm pin mặt trời trời là một thiết bị bán dẫn có thể chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng cho các thiết bị hoạt động. Khả năng chuyển đổi không cần trung gian đã tạo nên một trong những sản phẩn độc nhất vô nhị. Đem lại một trong công nghệ mới để có thể khả thác năng lượng mặt trời có sẳn thành điện năng hữu ích. Đó là lý do tại sao chúng được gọi là tế bào quang điện mặt trời.

Các yếu tố khác nhau chi phối điện do pin mặt trời trời tạo ra như:

• Cường độ ánh sáng: Ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào càng cao thì điện năng được tạo ta càng nhiều.
• Diện tích ô ( cell): Bằng cách tăng diện tích ô, dòng điện do ô tạo ra cũng sẽ tăng lên do việc tiếp xúc lớn
• Góc tới: Nếu như ánh sáng chiếu vào các ô vuông với bề mặt của nó vuông góc thì công suất tạo ra sẽ đạt hiệu quả cực tối ưu. Và các nhà sản xuất luôn luôn khuyến kích các nhà lắp đặt tấm pin kết nối với nhau qua cáp solar hoạt động với góc bực xạ nhận ở góc 90 độ hoặc gần 90 độ sẽ đem lại hiệu suất cao.

Pin mặt trời là thiết bị 2 cực gồm cực dương và cực âm. Sự sắp xếp pin mặt trời hay còn gọi là module năng lượng mặt trời hoặc tấm quang năng lượng mặt trời được sắp xếp liên kết với nhau để tạo thành mảng quang điện.

Về hoạt động của pin mặt trời

Với ánh sáng mặt trời là một nóm các photon có một năng lượng hữu hạn. Để tạo ra được điện năng thì các tế bào phải hấp thụ năng lượng của photon. Sự tiếp nhận này phụ thuộc vào năng lượng của photon và năng lượng vùng cấm của vật liệu bán dẫn và nó được hiện thị bằng electron-volt (eV).

Các  photon được hấp thụ và tao ra các cặp electron chỉ mang 1 điện tích kèm theo 1 vùng trống; trong đó electron mang điện tích âm và các vị trí trống mang điện tích dương. Khi một tải được kết nối có sự phân tách các electron và lỗ trống điểm nối. Thì các vị trí trống sẽ di chuyển về phía cực dương và các electron về phía cực âm.

Do đó, sự tách biệt của 2 điện tích này tạo ra sự khác biệt về điện tích cũng như hiệu điện thế của tế bào. Điện áp này được sử dụng đẻ điều khiển của dòng điện trong mạch.

Bài viết kiến thức liên quan: Những cải tiến gần đây của tấm quang năng

Ý nghĩa các thông số trên tấm pin thu năng lượng mặt trời

Đọc hiểu các thông số kỹ thuật pin mặt trời việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng được xác định bởi các thông số khác nhau của tấm pin. Để hiểu các thông số này cần xem qua các thông số dưới:

Các thông số của tế bào được tạo ra bởi các nhà sản xuất tại STC ( điểu khiển kiểm tra tiêu chuẩn). Theo STC bức xạ mặt trời tương ứng bằng 1000W/m2 và nhiệt độ hoạt động của pin sẽ bằng 25 độ. Có các loại thông số tấm pin năng lượng mặt trời nào tương ứng như sau:

Dòng điện ngắn mạch (I _SC ):

Được định nghĩ là dòng điện cực đại do pin tạo ra và nó được đo bằng ampe (A) hoặc milli-ample (mA). Như có thể thấy ở hình trên thì điện áp mạch hở bằng 0 khi tế bào tạo ra dòng điện cực đại (I _SC = 0,65 A).

Giá trị đoản mạch sẽ phụ thuộc vào diện tích của cell, bức xạ mặt trời chiếu đến cell, công nghệ cell, v.v… Có nhiều trường hợp nhà sản xuất sẽ cho biết mật độ dòng điện hơn là giá trị dòng điện. Mật độ dòng điện ký hiệu là “J” và mật độ dòng điện ngắn mạch ký hiệu là “J _SC“. Mật độ dòng ngắn mạch thu được bằng cách chia dòng ngắn mạch cho diện tích tấm pin mặt trời như sau:

J _SC = I _SC / A

Ví dụ:

Một pin mặt trời có mật độ dòng điện là 40 mA/cm ² tại STC và diện tích là 200 cm ². Sau đó, dòng điện ngắn mạch có thể được xác định như sau;

I _SC = Jsc × Diện tích = 40 mA/cm ² × 200 cm ² = 8000 mA = 8 A

Điện áp hở mạch (V_OC ):

Là điện áp tối đa mà tế bào tạo ra trong điều kiện mạch hở. Đo bằng vôn (V) hoặc milli-volt (mV). Như có thể thấy từ bảng 1 và hình 2, dòng điện ngắn mạch bằng 0 khi tế bào tạo ra điện áp cực đại. Giá trị của V _OC phụ thuộc vào công nghệ tế bào và nhiệt độ hoạt động của tế bào.

Điểm công suất tối đa (P_M ):

Là sự thể hiện công suất cực đại mà pin mặt trời có thể tạo ra tại STC (tức là bức xạ mặt trời là 1000 W/m ² và nhiệt độ hoạt động của pin là 25 ^o C). Đo bằng W _Peak hoặc đơn giản là W _P . Khác với STC, pin mặt trời có PM _ở các giá trị khác nhau của bức xạ và nhiệt độ hoạt động của tế bào.

Tế bào có thể hoạt động ở các kết hợp dòng điện và điện áp khác nhau. Nhưng nó chỉ có thể tạo ra công suất tối đa P _M ở một tổ hợp điện áp và dòng điện cụ thể. Như thể hiện trong hình 2, điểm công suất cực đại nằm ở đầu gối của đường cong I – V và là tích của I _M và V.

P _M = I _M × V _M = 0,62 × 9,27 = 5,75 W _P

Dòng điện tại điểm công suất cực đại (I_M ):

Nó đại diện cho dòng điện mà pin mặt trời tạo ra khi hoạt động mức tối đa PowerPoint. Ký hiệu là I _M và có thể thấy trên hình 2 rằng giá trị luôn nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch (I _SC ). Đo bằng ampe (A) hoặc mili-ampe (mA).

Điện áp tại điểm công suất cực đại (V_M ):

Đại diện cho điện áp mà pin mặt trời sẽ tạo ra khi hoạt động tối đa PowerPoint. Ký hiệu là V _M và có thể thấy trên hình rằng giá trị của nó luôn nhỏ hơn điện áp mạch hở (V _OC ). Đo bằng vôn (V) hoặc milivôn (mV).

Bài viết liên quan: Điện áp hệ thống tối đa tấm pin mặt trời là gì?

Hệ số lấp đầy (FF):

Nó biểu thị diện tích bao phủ bởi hình chữ nhật I _M – V _M với diện tích bao phủ bởi hình chữ nhật I _SC – V _OC như bởi các đường chấm trong hình. Hệ số lấp đầy biểu thị độ vuông góc của đường cong I – V. Nó được thể hiện dưới dạng tỷ lệ phần trăm (%), hệ số lấp đầy tính theo phần trăm càng cao thì ô càng tốt.

FF = P _M / (I _SC ×V _OC )

Dựa vào số liệu bảng 1 và hình 2 ta xác định được hệ số lấp đầy như sau:

FF = [5,75 / (0,65 × 11,4)] × 100 = 77,59 %

Biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm bằng cách nhân nó với 100.

Hiệu quả (ƞ):

Hiệu suất của pin mặt trời được định nghĩa là công suất đầu ra tối đa (P _M ) chia cho công suất đầu vào (P _IN ). Nó được đo bằng tỷ lệ phần trăm (%), cho biết tỷ lệ phần trăm năng lượng ánh sáng mặt trời đầu vào này được chuyển đổi thành năng lượng điện. Công suất đầu vào là mật độ công suất. Do đó, để tính hiệu quả, hãy nhân P _IN tại STC theo diện tích. Hiệu quả có thể được tính như sau;

ƞ = P _M / (P _IN × Diện tích)

Nếu diện tích đã cho của ô là 0,01 m ² , P _M = 5,75 W _P thì hiệu suất ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn có thể được cho là;

ƞ = [5,75 W _/ (1000 W/m ² × 0,01 m ² )] = 57,5%

Biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm bằng cách nhân nó với 100.

Nội dung cần liên quan cần xe thêm: 3 cách để kiểm tra tấm pin có hoạt động hay không?

Công nghệ quang điện trên tấm pin

Nhiều loại pin mặt trời được bán trên thị trường công nghệ sản xuất tấm quang năng lượng phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng. Do đó, các ô khác nhau có các tham số khác nhau về mật độ dòng điện ngắn mặt, hiệu suất và điện áp mạch hở cũng như hệ số lấp đầy,.. Thông số đây là một số có trên các tấm quang năng được bán trên thị trường:

Có rất nhiều loại pin mặt trời trên thị trường, tên của công nghệ pin mặt trời phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng trong công nghệ đó. Do đó, các ô khác nhau có các tham số ô khác nhau như mật độ dòng điện ngắn mạch, hiệu suất, điện áp mạch hở, hệ số lấp đầy, v.v. Bảng sau đây cho biết danh sách các ô có sẵn trên thị trường và phạm vi giá trị tham số của chúng.

Liên hệ với chúng tôi https://phukiendienmattroi.net/ để được tư vần lắp điện mặt trời trả góp với các tấm pin công nghệ mới nhất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng điện tạo ra từ tấm PV

Hiệu suất chuyển đổi (ƞ):

Không phoả tất các ánh sáng chiếu vào các cell pin sẽ tạo ra điện. Việc hiệu suất chuyển đổi được gọi là tỷ lệ giữa năng lượng điện được tạo ra với năng lượng ánh sáng đầu vào. Việc thay đổi để có thể đêm lại hiệu quả cũng như quy trình sản xuất để có thể đạt được giá trị sử dụng cũng như dựa trên quy trình sản xuất vật liệu.

Công suất cực đại pin mặt trời P _M phụ thuộc vào điện áp tạo ra trên đầu cực tế bào và dòng điện có thể cung cấp. Diện tích ô cell solar là một trong những yếu tố quan trọng có thể ảnh hưởng đến công suất. Giá trị công suất đầu ra có thể được xác định đối với công suất đầu vào nhất định tính bằng (W/m ² ); hiệu suất chuyển đổi tính bằng (%) và diện tích của ô tính bằng (m ² ).

Hiệu suất tấm pin mặt trời theo STC và công suất đầu vào (P _IN ) được lấy là 1000 W/m ² . Do đó, sử dụng công thức có sẳn, chúng ta có thể xác định công suất đầu ra được tạo ra cho các hiệu suất khác nhau.

P _M = (P _IN × Diện tích) × ƞ

Ví dụ:

Công suất đầu ra STC hiệu suất 30% và 25% và diện tích 0,01 m ² . Do đó, đối với hiệu suất 30%, chúng tôi nhận được;

P _M = (1000 W/m ² × 0,01 m ² ) × 0,30 = 3 W _P

Và với hiệu suất 25%, ta sẽ có: P _M = (1000 W/m ² × 0,01 m ² ) × 0,25 = 2,5 W _P

Lượng ánh sáng tiếp nhận vào các cell:

Về cường độ chiếu sáng vào tế bào không ngừng thay đổi trong ngày bởi giờ nắng vũng như thời gian có bức xạ. Dòng điện sẽ phụ thuộc vào các tế bào tạo ra dòng điện khi ánh sáng trực tiếp chiếu vào.

Ánh sáng chiếu vào từ sáng đến chiều sẽ tăng và giảm đi khác nhau. Do đó, việc dòng điện cũng tăng và giảm dần trên mỗi tấm quang năng lượng mặt trời. Về điện áp sẽ không có sự thay đổi đáng kể bởi lượng ánh sáng tiếp nhận từ các cell solar.

Ví dụ cách tính công suất:

Tính công suất đầu ra cho một ô có diện tích 0,01m ² với công suất 1000 W/m ² 800 W/m ² với hiệu suất 25%.

Cường độ ánh sáng chiếu vào tế bào không ngừng thay đổi trong ngày. Tùy thuộc vào ánh sáng chiếu vào tế bào, dòng điện và điện áp của tế bào thay đổi. Dòng điện do tế bào tạo ra phụ thuộc trực tiếp vào ánh sáng chiếu vào nó.

Từ sáng đến chiều, ánh sáng chiếu vào tế bào tăng lên, do đó dòng điện do tế bào tạo ra cũng tăng lên. Từ chiều đến hoàng hôn, ánh sáng chiếu vào tế bào giảm dần, do đó dòng điện do tế bào tạo ra cũng giảm. Không có sự thay đổi lớn về điện áp đầu ra của tế bào vì nó không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của ánh sáng mặt trời.

Ví dụ tính công suất đầu ra:

Tính công suất đầu ra cho một ô có diện tích 0,01 m ² với công suất đầu vào 1000 W/m ² và 800 W/m ² với hiệu suất 25%. Do đó, đối với công suất đầu vào là 1000 W/m ² , chúng ta có công suất đầu ra như sau;

P _M = (1000 W/m ² × 0,01 m ² ) × 0,25 = 2,5 W _P

Và đối với công suất đầu vào là 800 W/m 2: P _M = (800 W/m ² × 0,01 m ² ) × 0,25 = 2 W _P

Trong trường hợp công suất đầu ra giảm do công suất đầu vào giảm. Lượng điện năng do tế bào tạo ra sẽ tỉ lệ thuận với ánh sáng măt trời hoạt động.

Kiến thức liên quan nên đọc thêm: Kích thước tấm pin có ảnh hưởng đến công suất ra không?

Diện tích ô:

Đối với dòng điện ngắn mạch của tấm pin phụ thuộc vào điện tích của tế bào. Còn đầu ra dòng điện sẽ tỷ lệ thuận với điện tích của ô. Diên tích của các ô cell lớn thì lượng dòng điện tạo ra cho một mảng sinh ra cung lớn và ngược lại.

Ví dụ:

Diện tích 200 cm ² sẽ tạo ra dòng điện 2 A và diện tích 200 cm ² sẽ tạo ra dòng điện 4 A cho cùng một bức xạ 1000 W/m ²

Mật độ dòng điện thu được sẽ được tính bằng cách chia dòng điện cho diện tích của mỗi ô cell. Mật độ hiện tại (J _SC ) được cố định cho một cường độ ánh sáng mặt trời nhất định và nó không phụ thuộc vào khu vực.

Ví dụ mà chúng ta phải tính dòng điện đầu ra của pin mặt trời có diện tích 20 cm ² và 50 cm ² . Có mật độ dòng điện không đổi là 35 mA/m ² . Dòng điện đầu ra cho 20 cm ² có thể được tính như sau;

I _SC = J _SC × Diện tích = 35 mA/m ² × 20 cm ² = 0,70 A

Dòng điện đầu ra cho 50 cm ² có thể được tính như sau;

I _SC = J _SC × Diện tích = 35 mA/m ² × 50 cm ² = 1,75 A

Như vậy, từ tính toán ở trên, rõ ràng là diện tích ô càng lớn thì giá trị của dòng điện càng cao và diện tích ô càng nhỏ thì giá trị của dòng điện càng thấp.

Góc sáng (θ):

Pin mặt trời tạo ra công suất đầu ra tối đa cho ánh sáng mặt trời nhất định khi góc của ánh sáng và pin vuông góc với nhau (tức là 90 ^o ) như trong hình 3. Khi góc tới của ánh sáng nhỏ hơn hoặc lớn hơn 90 ^o như thể hiện trong hình 3. Nó sẽ tạo ra công suất đầu ra thấp hơn công suất đầu ra tối đa của tế bào.

Khi ánh sáng chiếu vào một góc lớn hơn hoặc nhỏ hơn 90 ^o, một số phần của ánh sáng bị phản xạ và ánh sáng được tế bào sử dụng ít hơn ánh sáng thực tế chiếu vào nó. Điều này dẫn đến việc giảm công suất đầu ra do tế bào tạo ra. Chính vì lý do này mà chúng ta phải lắp đặt pin mặt trời ở góc vuông góc với ánh sáng chiếu xuống để tạo ra điện năng tối đa có thể.

Nhiệt độ hoạt động (T):

Các nhà sản xuất cung cấp định mức điện áp, dòng điện và công suất của tế bào ở STC có bức xạ 1000 W/m ² và nhiệt độ 25 ^o . Nhưng trên thực tế, nhiệt độ của tế bào năng lượng mặt trời thay đổi do nhiệt độ môi trường. Và hơn nữa các tế bào được bao bọc trong thủy tinh do mà nhiệt độ của pin mặt trời tiếp tục tăng lên.

Sự thay đổi nhiệt độ này ảnh hưởng đến điện áp, công suất và hiệu suất của tế bào; sự gia tăng nhiệt độ tế bào trên STC làm giảm đầu ra của các thông số này. Việc giảm các thông số này khác nhau đối với các loại pin mặt trời khác nhau hiện có trên thị trường.

Hãy lấy một ví dụ để hiểu sự sụt giảm của một trong các tham số (tức là điện áp). Một tế bào có điện áp đầu ra là 0,9 V tại STC. Nhiệt độ hoạt động của pin là 50 ^o C. Điện áp đầu ra của pin giảm 2,1 mV/ ^o C. Giá trị mới của điện áp đầu ra có thể là bao nhiêu?

ΔT = T _thực – T _chuẩn = 50 – 25 = 25 ^o C

Điện áp đầu ra giảm = Điện áp hở mạch (V _OC ) tại STC – (Giảm điện áp – ΔT) = 0,9 – (2,1 × 10 ^-3 × 25) = 0,84 V

Từ tính toán trên, có thể kết luận rằng có sự giảm điện áp đầu ra nếu nhiệt độ tăng trên STC (tức là trên 25 ^o C).

Với các ý nghĩa thông số kỹ thuật của pin mặt trời trên chúng tôi hy vọng sẽ giúp bạn và gia đình có thể chọn được loại tấm phù hợp cho hệ thống cần lắp ráp.

Bài viết liên quang: Phụ kiện lắp điện năng lượng mặt trời gồm có gì?