Công nghệ quang điện: Pin mặt trời, còn được gọi là tế bào quang điện, chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng.
Quang điện (viết tắt là PV) thường được gọi là hiệu ứng quang điện. Hiện tượng này được khai thác từ năm 1945 bởi các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm Bell; tạo ra pin mặt trời từ silicon tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Pin mặt trời đã sớm được sử dụng để cấp năng lượng cho vệ tinh, máy tính và đồng hộ.
Ngày nay, điện từ pin mặt trời đã trở nên cạnh tranh về chi phí ở nhiều khu vực. Các hệ thống quang điện đang triển khai quy mô lớn để cung cấp năng lượng cho lưới điện.
Tế bào năng lượng mặt trời Silicon
Phần lớn các pin mặt trời được làm từ silicon với giá cả hợp lý và hiệu quả cao. Các ô này thường được lắp thành mô-đun lớn hơn có thể được lắp trên mái nhà hoặc mặt đất.
Xem đồ họa thông tin về tác động đổi mới năng lượng mặt trời của chúng tôi
Tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng
Một công nghệ quang điện thường được sử dụng khác được gọi là pin mặt trời màng mỏng vì chúng được làm từ các lớp vật liệu bán dẫn rất mỏng, chẳng hạn như cadmium telluride hoặc đồng indium gallium diselenide. Độ dày của các lớp tế bào này chỉ vài micromet – tức là vài phần triệu mét.
Pin mặt trời màng mỏng có thể linh hoạt và nhẹ, chẳng hạn như balo, cửa sổ. Tạo ra năng lượng ít hơn nhưng dễ mở rộng quy mô vì tính tiện của chúng.
Tế bào năng lượng mặt trời III-V
Một loại công nghệ quang điện thứ ba được đặt tên theo các nguyên tố tạo nên chúng. Tế bào năng lượng mặt trời III-V chủ yếu được cấu tạo từ các nguyên tố trong Nhóm III — ví dụ, gali và indium — và Nhóm V — ví dụ, asen và antimon — của bảng tuần hoàn. Các loại pin mặt trời này thường đắt hơn nhiều so với các công nghệ khác. Nhưng chúng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng với hiệu suất cao hơn nhiều. Do đó, các tế bào năng lượng mặt trời này thường được sử dụng trên vệ tinh, máy bay không người lái và các ứng dụng khác đòi hỏi tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao.
Tế bào năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo
Các nhà nghiên cứu pin mặt trời tại NREL và các nơi khác cũng đang theo đuổi nhiều công nghệ quang điện mới – chẳng hạn như pin mặt trời làm từ vật liệu hữu cơ , chấm lượng tử và vật liệu vô cơ-hữu cơ lai (còn được gọi là perovskites). Các công nghệ thế hệ tiếp theo này có thể cung cấp chi phí thấp hơn, dễ sản xuất hơn hoặc các lợi ích khác. Nghiên cứu sâu hơn sẽ xem liệu những lời hứa này có thể thành hiện thực hay không.
Nghiên cứu độ tin cậy và tích hợp lưới
Nghiên cứu quang điện không chỉ đơn thuần là tạo ra pin mặt trời hiệu suất cao, chi phí thấp. Các chủ nhà và doanh nghiệp phải tự tin rằng các tấm pin mặt trời mà họ lắp đặt sẽ không bị suy giảm hiệu suất và sẽ tiếp tục tạo ra điện một cách đáng tin cậy trong nhiều năm. Các cơ quan tiện ích và cơ quan quản lý của chính phủ muốn biết cách bổ sung các hệ thống điện mặt trời vào lưới điện mà không làm mất ổn định hoạt động cân bằng cẩn thận giữa cung và cầu điện.
Các nhà khoa học vật liệu, nhà phân tích kinh tế, kỹ sư điện và nhiều người khác tại NREL đang làm việc để giải quyết những lo ngại này và đảm bảo quang điện mặt trời là một nguồn năng lượng sạch và đáng tin cậy.
Tài nguyên bổ sung
Để biết thêm thông tin về năng lượng quang điện mặt trời, hãy truy cập các tài nguyên sau:
Kiến thức cơ bản về công nghệ quang điện mặt trời Văn phòng Hiệu quả năng lượng và Năng lượng tái tạo của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ
Energy Kids: Solar Photovoltaic
Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ
Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng điện mặt trời tại nhà
Bộ năng lượng Hoa Kỳ
Nghiên cứu quang điện tại NREL
Nguồn tin: https://www.nrel.gov/research/re-photovoltaics.html
