BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
LỜI NÓI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là sự kiện đánh dấu một
cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là
vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay, chiếm phần chủ yếu là năng lượng tàn dư
sinh học: than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân,
năng lượng sinh khối (biogas, ) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm
tốn. Xã hội loài người không phát triển nếu không có năng lượng.
Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng cạn kiệt, giá
dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm
kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học, kinh tế, các chính
trị gia, và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi
phí thấp, không cạn kiệt (có thể tái sinh) và dễ sử dụng.
Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng hầu như là vô
tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện, năng
lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại.
Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc riêng của các nhà khoa
học, đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo, sự khéo tay, và tính kiên nhẫn của
mình. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi
nhà của mình.
Đồ án môn học này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhà hoặc
trên mảnh vườn của bạn. Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầm tay của bạn, nhưng
hiệu quả cao, không đòi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn nhận ra lợi ích của việc sử dụng năng
lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện. Bạn có thể thực hiện từng bước theo hướng dẫn trong
từng dự án, khi đạt kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất và
giảm chi phí tùy theo sự năng động và tính sáng tạo của bạn. Các dự án này còn có thể được thực
hiện trong trường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp cho thầy cô giáo có thêm
phương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành, giúp cho học sinh phát huy tính sáng tạo và hứng
thú học tập.
1
SVTH: Nguyễn Quang Giới

A. Giới thiệu về năng lượng mặt trời 4
I. Giới thiệu chung 4
II. Lịch sử phát triển 9
III. Ưu thế 14
B. Hệ thống điện năng lượng mặt trời 14
I. Nguyên lý hoạt động 14
II. Cấu hình tiêu biểu của điện năng lượng mặt trời 14
1. Tấm pin mặt trời 14
2. Bộ điều khiển sạc 15
3. Bộ kích điện DC-AC 15
4. Ắc quy 15
5. Khung, giá đỡ và dây cáp 16
III. Các loại máy phát năng lượng mặt trời 16
1. Máy phát điện độc lập 16
2. Máy phát điện nối lưới 17
3. Hệ thống đấu lưới có dự phòng 18
4. Máy phát điện dự phòng 19
IV. Pin mặt trời 20
1. Các loại pin mặt trời 20
2. Ứng dụng pin mặt trời 25
V. Phương pháp thiết kế điện năng lượng mặt trời 29
VI. Hòa hệ thống vào lưới điện quốc gia 33
VII. Ưu & nhược điểm của điện năng lượng mặt trời 34
VIII. Sử dụng điện năng lượng mặt trời tại Việt Nam 35
C. Tài liệu tham khảo 38
3
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
A – GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
I. GIỚI THIỆU CHUNG:

dụng trong kế hoạch của các máy phát điện năng lượng mặt trời. Nói chung, có ba dạng thu gom
và nhiều hình thức của các đơn vị lưu trữ.
Ba dạng thu gom đó là thu bằng tấm phẳng, thu gom tập trung, và thu thụ động.
4
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
Bộ thu tấm phẳng là loại thường được sử dụng của bộ thu ngày nay. Chúng là những mảng
của tấm pin mặt trời được sắp xếp trong một mặt phẳng đơn. Chúng hầu như có mọi kích cỡ, và
sản lượng có liên quan trực tiếp đến một số thông tin bao gồm kích thước, bề mặt, và vệ sinh.
Các thông tin này đều ảnh hưởng đến lượng phóng xạ rơi trên các bộ thu. Thường thì những tấm
thu có cơ chế tự động mà giữ chúng luôn vuông góc với mặt trời. Năng lượng bổ sung thu được
trong quá trình điều chỉnh đó nhiều hơn ban đầu nên đủ bù đắp cho năng lượng cần thiết để điều
khiển máy móc phụ.
Trọng tâm của bộ thuchủ yếu là bề mặt phẳng của nó với các thiết bị quang học được sắp
xếp để tối đa hóa các bức xạ rơi vào trọng tâm của bộ thu. Công nghệ này hiện nay chỉ được sử
dụng ở một vài vùng lãnh thổ. Lò năng lượng mặt trời là một ví dụ của công nghệ này. Mặc dù
họ có thể sản xuất số lượng lớn hơn năng lượng tại một điểm nhất định so với tấm thu bằng mặt
phẳng, nhưng họ sẽ mất một số bức xạ mà các tấm phẳng này không tiếp nhận được. Bức xạ
phản chiếu trên mặt đất sẽ được hấp thụ bởi các tấm thu phẳng nhưng thường sẽ bị bỏ qua bởi
tấm thu trọng tâm (vùng bị tuyết phủ, bức xạ này có thể là đáng kể). Một vấn đề khác của bộ thu
trọng tâm nói chung là nhiệt độ. Những tấm mỏng silic hấp thụ bức xạ không đạt hiệu quả ở
nhiệt độ cao, và nếu nó nhận được lượng nhiệt quá lớn thì thậm chí có thể bị hư hỏng vĩnh viễn.
Bộ thu trọng tâm với bản chất tự nhiên có thể tạo ra nhiệt độ cao hơn và cần nhiều biện pháp bảo
vệ hơn để bảo vệ các thành phần silic của nó.
Bộ thu thụ động hoàn toàn khác với 2 loại thu trên. Bộ thu thụ động hấp thụ bức xạ và
chuyển đổi nó để làm nóng một cách tự nhiên, mà không cần được thiết kế và xây dựng để làm
như vậy. Mọi đối tượng có thuộc tính này đều đến mức độ nào, nhưng chỉ có một số đối tượng
(như bức tường) sẽ có thể tạo đủ nhiệt để làm cho nó đáng giá. Thường khả năng tự nhiên của
chúng để chuyển đổi bức xạ nhiệt được tăng cường trong một số cách này hay cách khác (bằng
cách sơn màu đen, ví dụ) và một hệ thống truyền nhiệt sang một vị trí khác thường được thêm

tòa nhà sẽ được làm nóng bằng năng lượng mặt trời là tốt. Các loại thiết bị lưu trữ thường được
dùng nhiều cho lượng năng lượng mặt trời lớn như lưu trữ nhiệt của nhiệt hạch, nhưng các loại
khác (chẳng hạn như chiếc giường đóng gói, thùng chứa nước nóng) có thể được sử dụng khá tốt.
Ứng dụng của năng lượng mặt trời là ít phổ biến hơn so với hai đề cập ở trên, vì chi phí đầu tư
cho tấm thu và hệ thống lưu trữ cần thiết là rất lớn. Bộ thu thụ động nhìn chung sẽ là một phần
của tòa nhà, vì thế các tòa nhà lợi dụng bộ thu thụ động phải được tạo ra với hệ thống sưởi năng
lượng mặt.
Bộ thu thụ động có thể có một vài hình thức khác nhau. Loại cơ bản nhất là hấp thụ nhiệt bất
thường. Ý tưởng đằng sau hình thức này là khá đơn giản. Cho phép lượng ánh sáng tối đa có thể
lọt bên trong thông qua một cửa sổ (Cửa sổ nên được đối diện với mặt trời) và để nó rơi trên sàn
nhà làm bằng đá hoặc vật liệu giữ nhiệt. Trong ngày, khu vực này sẽ mát mẻ vì sàn hấp thụ hầu
hết nhiệt, và vào ban đêm, khu vực này sẽ trở nên ấm áp vì đá phát ra sức nóng nó hấp thụ trong
ngày.
Một hình thức chính của hấp thu thụ động được hình dung giống như bức tường hoặc mái
nhà. Với bộ thu thụ động này, nhiệt thường được hấp thu và lãng phí trong các bức tường và mái
nhà được chuyểnvào khu vực cần được sưởi ấm.
Hình thức chủ yếu nhất của bộ thu thụ động là ao năng lượng mặt trời. Điều này rất giống
với hồ bơi nước nóng năng lượng mặt trời được mô tả ở trên, nhưng trọng tâm là khác nhau. Với
hồ bơi, kết quả mong muốn là một hồ bơi ấm áp. Với ao năng lượng mặt trời, thì mục đích của
ao lại là để phục vụ như một điều tiết năng lượng cho một tòa nhà. Các ao được đặt hoặc gần
nhau hoặc trên các tòa nhà, và nó sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển đổi nó để làm nóng
trong ngày. Nhiệt này có thể được đưa vào trong tòa nhà, hoặc nếu toà nhà đã có đủ nhiệt rồi,
nhiệt có thể được bán phá giá từ các tòa nhà vào ao.
6
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng cho những việc khác ngoài việc sưởi ấm. Điều này
có vẻ kỳ lạ, nhưng một trong những ứng dụng thường gặp nhất của năng lượng mặt trời hiện nay
là làm mát. Làm mát bằng năng lượng mặt trời có giá đắt hơn gấp nhiều so với tạo nhiệt bằng
lượng mặt trời, do đó, nó gần như không bao giờ nhìn thấy trong nhà riêng. Năng lượng mặt trời

với tấm pin mặt trời trên tàu phải lớn, nếu nhỏ thì không thể đáp ứng tính quay liên tục của bánh
lái. Cách duy nhất có thể có đó là một chiếc xe chạy hoàn toàn năng lượng mặt trời bằng việc sử
dụng các pin đã được sạc bằng năng lượng mặt trời tại một số điểm văn phòng và sau đó nạp vào
7
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
trong xe. Xe điện được hỗ trợ một phần bằng năng lượng mặt trời hiện nay, nhưng khó có khả
năng năng lượng mặt trời có mặt trong giao thông trên toàn thế giới trong tương lai gần.
Năng lượng mặt trời có hai lợi thế lớn so với nhiên liệu hóa thạch. Đầu tiên là nó có thể tái
tạo, không bị mất đi vĩnh viễn. Thứ hai là tác động của nó đối với môi trường.
Trong khi việc đốt các nhiên liệu hóa thạch tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm độc hại đưa vào
khí quyển và góp phần vào vấn đề môi trường như nóng lên toàn cầu và mưa axit, năng lượng
mặt trời là hoàn toàn không gây ô nhiễm. Trong khi nhiều hecta đất bị phá hủy để nuôi sống một
nhà máy năng lượng nhiên liệu hóa thạch với nhiên liệu cần thiết cung cấp cho nó, chỉ có đất
dành cho nhà máy năng lượng mặt trời là vùng đất có thể phát triển. Thật vậy, nếu hệ thống năng
lượng mặt trời được đưa vào mỗi doanh nghiệp và nhà ở, thì đất sẽ không bị phá hủy với các dự
án về năng lượng. Khả năng này để phân cấp năng lượng mặt trời là cái gì đó mà nhiên liệu hóa
thạch không thể đứng ngang hàng.
Như là yếu tố chính của xây dựng các tấm năng lượng mặt trời, silic, là nguyên tố phổ biến
thứ hai trên hành tinh, có rất ít xáo trộn môi trường gây ra bởi việc tạo ra các tấm pin mặt trời.
Trong thực tế, năng lượng mặt trời chỉ phá vỡ môi trường nếu nó là tập trung và sản xuất trên
một quy mô khổng lồ. Năng lượng mặt trời chắc chắn được sản xuất trên quy mô khổng lồ.
Trong số các nguồn tài nguyên tái tạo, chỉ trong năng lượng mặt trời cho chúng ta thấy
những tiềm năng là một nguồn năng lượng có khả năng cung cấp năng lượng vô hạn.
Giả sử rằng các 4.5x10
17
kWh mỗi năm được sử dụng để hóa hơi từ các đại dương chúng tôi
chỉ cần dùng 0,1% hoặc 4.5x10
14
kWh mỗi năm. Chia cho các giờ trong năm thì cho một sản

- Thế kỷ thứ 3 trước công nguyên: Archimedes đã sử dụng những tấm gương để phản chiếu bức xạ
mặt trời và để bảo vệ Syracuse từ cuộc xâm lược của người La Mã.
- Thế kỷ thứ 2 trước công nguyên: các cửa sổ đầu tiên làm từ mica trong suốt đã được chèn vào
trong nhà ở miền bắc Ý, với mục đích để tăng việc sử dụng bức xạ mặt trời trong thời gian mùa
đông.
- Thế kỷ thứ 1 sau công nguyên : các “heliocaminos” được bắt đầu sử dụng . Vào khoảng thế kỷ
thứ 5, những bồn tắm năng lượng mặt trời với các cửa sổ mica lớn hướng về phía nam được sử
dụng tối đa tại Ý.
- Thế kỷ thứ 14 : định luật năng lượng mặt trời đầu tiên được giới thiệu tại Ý.
- 1767 ở Nga: M.V. Lomonossov đề nghị việc sử dụng các thấu kính để tập trung bức xạ mặt trời.
- 1767 tại Thụy Sĩ: Horace de Saussure khám phá ra sự khuếch đại và tăng hiệu suất nhiệt trong
các hộp kính 5 nếp gấp loại Matjoshka.
- 1830 tại Nam Phi: J. Hershel sử dụng nồi nấu năng lượng mặt trời đầu tiên .
- Khoảng 1830: H. Repton xây dựng nhà kính đầu tiên ở châu Âu.
Lịch sử phát triển của quang điện
- 1839: Alexandre-Edmund Becquerel, một nhà vật lý thực nghiệm trẻ ở Pháp, phát hiện ra hiệu
ứng quang điện ở tuổi 19, trong khi giúp cha mình, thử nghiệm với các pin điện phân tạo ra bởi
hai điện cực kim loại
- 1873: W. Smith, làm việc tại Anh, phát hiện ra tính quang dẫn của Selenium, đưa đến việc phát
minh ra pin quang dẫn.
- 1876: G. W. Adams và R.E. Day, Mỹ, quan sát thấy hiệu ứng quang điện trong chất rắn
Selenium.
- 1883: Ch. Frits, một nhà phát minh người Mỹ, mô tả các pin năng lượng mặt trời được làm từ
những tấm Se-wafer.
- 1887: tại Đức ,H. Hertz phát hiện ra rằng ánh sáng tia cực tím thay đổi điện áp thấp nhất mà có
khả năng gây một tia lửa điện giữa hai điện cực kim loại.
- 1888: Ed. Weston nhận được bằng sáng chế cho pin năng lượng mặt trời.
9
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC

mối nối, giảm điện trở của các thiết bị đáng kể.
- 1960: Hoffmann Electronics tăng hiệu xuất pin quang điện đến 14%, chủ yếu được sử dụng cho
vệ tinh và các ứng dụng không gian.
- 1960/1961: H. Mori ở Nhật Bản và A.K. Zaitseva & O. P. Fedoseeva ở Nga độc lập đề xuất
module quang điện lưỡng mặt .
- 1961: W. Shockley và H. Queisser phát triển một lý thuyết về nhiệt động lực học dựa trên
nguyên lý “sự cân bằng chi tiết” cho pin mặt trời 1 mối nối.
- 1961: Hội nghị các chuyên gia quang điện IEEE đầu tiên được tổ chức ở Philadelphia, Mỹ.
- 1963: Sharp ở Nhật Bản đã lắp đặt các mạng pin lớn nhất thế giới cho các ứng dụng trên mặt đất,
với công xuất 242 W.
- 1966: Mạng pin mặt trời 1 kW được cài đặt trên đài quan sát thiên văn quỹ đạo.
- 1966: Zh.I. Alferov, V.B. Khal n và R.F. Kazarinov phát hiện hiệu ứng “super-injection” trong
một double heterostructure (DHS).
10
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
- 1970: Zh.I. Alferov, V.M. Andreev và một đội ở Viện Ioffe, St Petersburg ra mắt pin năng lượng
mặt trời đầu tiên với GaAs heterostructure.
- 1973: Solarex được thành lập tại Hoa Kỳ. Công ty này sản xuất thương mại pin năng lượng mặt
trời đa tinh thể và các pin năng lượng mặt trời vô định hình. Solarex sau đó được mua lại bởi
Amoco / Emron và sau đó là BP Solar.
- 1974: Nhật Bản trình bày dự án Sunshine vào đầu của cuộc khủng hoảng dầu khí.
- 1976/1977: Thu huỳnh quang đầu tiên dung cho các ứng dụng năng lượng mặt trời được gợi ý
độc lập bởi A. Goetzberger và W. Greubel, và bởi WH Weber và J. Lambe.
- 1976: D. Carlson và Ch. Wronsky tại RCI, Mỹ trình bày pin năng lượng mặt trời bằng màng
mỏng a-Si: H đầu tiên với hiệu xuất khoảng 1%.
- 1977: Viện Nghiên Cứu Năng Lượng mặt trời (SERI), sau này trở thành Phòng Thí Nghiệm
Năng lượng Tái Tạo Quốc Gia (NREL) mở cửa tại Golden, CO, USA.
- 1977: Hội nghị Năng lượng Mặt trời EC PV khởi đầu ở Luxembourg.
- Năm 1978: phòng thí nghiệm đầu tiên về năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo

BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
- 1991: M. Graetzel phát minh ra pin mặt trời dye-sensitized electrochemical. Hiệu xuất > 10% thu
được trong vòng 5 năm sau khi phát hiện.
- 1992: BP thương mại hoá pin mặt trời Laser Grooved c-Si (bằng sáng chế của MA Green và
S.Wenham).
- 1994: NREL phát triển và ra đời pin mặt trời 2 đầu với hiệu xuất cao GaInAsP /GaAs, với hiệu
xuất >30% dưới 180 nắng. Thế hệ thứ ba CPV ra đời.
- 1997: PV mái nhà dùng pin quang điện lớn nhất, với >3 MW được lắp đặt tại Munich, Đức.
- 1997: Sanyo bắt đầu sản xuất hàng loạt pin mặt trời hiệu xuất cao HIT c-Si/a-Si: H.
- 1998: SolarWorld AG được thành lập ở Đức, là công ty quang điện tích hợp theo chiều dọc đầu
tiên.
- 1999: M.A Green và J. Zhao đạt được hiệu xuất kỷ lục 24,7% trong phòng thí nghiệm với pin
mặt trời c-Si.
- 1999: Tổng số quang điện được cài đặt trên toàn thế giới vượt mức 1GW.
- 2000: Đức giới thiệu luật EEG mới (luật feed-in), trong 2008, luật này được dịch sang hơn 40
ngôn ngữ. Đức trở thành thị trường quang điện lớn nhất trên thế giới.
- 2002: Hội nghị Solar Silicon đàu tiên đối phó với cuộc khủng hoảng của Si nguyên liệu được tổ
chức bởi Photon tại Munich, Đức.
- 2002: Cypress Corp và Sun Power ở USA bắt đầu sản xuất thí điểm pin mặt trời hiệu xuất cao c-
Si Sun Power. Sản xuất hàng loạt thành lập ởPhilippines.
- 2002: Siemens Solar được bán cho Shell Solar, 2004 Shell Solar c-Si chuyển nhượng cho
SolarWorld.
- 2004: General Electric vào thi trường quang điện ( PV), sau khi trở thành chủ sở hữu của
AstroPower.
- 2005: Sharp vẫn là nhà sản xuất pin quang điện ( PV) lớn nhất trên toàn thế giới PV.
- 2005: Q-Cells, được thành lập vào năm 2002, là nhà sản xuất tế pin PV phát triển nhanh nhất
trên toàn thế giới.
- 2006: Lộ trình PV cho Châu Âu được đề xuất bởi WCRE.
- 2006: Hơn 25% các module PV sản xuất trên toàn thế giới được lắp đặt ở Đức.
- 2006: SolFocus tại Mỹ, Concentrix-Solar ở Freiburg, Đức, và SolarTec AG ở Munich, Đức, bắt

một trong số đó là năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng sạch và có thể tái tạo, giải quyết được
những vấn đề nan giải ban đầu
B – HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
I. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều
(DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có chức năng điều hòa tự
động các quá trình nạp điện vào ắc quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều
(DC). Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để
chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia
dụng (đèn, quạt, radio, TV ).
13
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
II. CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Trong đó: 1 – Tấm pin mặt trời (Solar Panel)
2 – Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller)
3 – Bộ biến đổi DC – AC (Solar Inverter)
4 – Cầu dao chuyển mạch
5 - Ắc – quy (Battery)
1. Tấm pin mặt trời
Tấm pin mặt trời (solar cells panel) biến đổi quang năng hấp thụ từ mặt trời để biến thành
điện năng. Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời:
Hiệu suất: từ 10% - 20%,
Công suất: từ 25Wp đến 175Wp,
Số lượng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells
Kích thước cells: 5 – 6 inchs
Loại cells: monocrystalline và polycrystalline
Chất liệu của khung: nhôm
Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 30 năm
14

dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau.
5. Khung, giá đỡ và dây cáp:
Để đảm bảo cho hệ solar đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều nhất và lâu nhất) và hiệu suất sử
dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài, chúng ta cần dùng đến bộ khung, giá đỡ và dây cáp
chuyên dụng.
15
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin mặt trời cần được lắp đặt theo 1 góc
nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể)
Lưu ý khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọn những vị trí có
thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày.
Các phụ kiện đồng bộ kèm theo: ống, công tắc, bảng điện, Vaseline, domino, ổ cắm để lắp
hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời.
III. CÁC LOẠI MÁY PHÁT NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1. Máy phát điện độc lập:
Trong đó:
A: Tấm thu năng lượng mặt trời
B: Bộ sạc
C: Ắc quy
D: Inverter
E: Hộp đấu nối điện
F: Tải
Hệ thống hoạt động như sau: khi có nắng điện DC từ tấm thu năng lượng mặt trời (A) qua
hộp đấu nối điện (E) đến bộ sạc (B) và sạc cho ắc quy (C). Đồng thời khi có tải, điện từ hệ ắc-
16
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
quy 12V DC (24V DC hoặc 48V DC) sẽ được chuyển đổi qua bộ Inverter (D) thành điện 220V
50Hz AC để cấp cho tải (F).

B: Grid inverter
C: Bộ chuyển đổi nguồn
D: Đồng hồ bánđiện
E: Đồng mua hồ điện
F: Sine inveter
G: Tải quan trọng
H: Tải không quan trọng.
18
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
Hệ thống hoạt động như sau: khi có điện lưới, nguồn điện từ tấm thu năng lượng mặt trời
được phát trực tiếp lên lưới nhờ Grid inverter (B) và qua đồng hồ bán điện cho lưới (D). Song
song đó, tất cả các tải (G) và (H) được lưới cấp trực tiếp thông qua đồng hồ mua điện (E). Lúc
này battery được sạc đầy thông qua sine inverter (F).
Khi lưới mất điện, sine inverter chuyển trạng thái từ sạc sang chuyển đổi DC/AC cấp nguồn
cho tải quan trọng (G).
Với hệ thống này thì lượng battery backup sẽ không nhiều chỉ đủ để hoạt động trong thời
gian ngắn cho những tải quan trọng.
Ưu điểm: đảm bảo luôn có điện.
Nhược điểm: phải có điện lưới.
Chi phí đầu tư cho hệ thống: VNĐ 12,000/ 1W điện/ 1 ngày + chi phí máy phát điện dự
phòng như bên dưới.
4. Máy phát điện dự phòng:
Hệ thống hoạt động như sau: khi có điện, hệ ắc-quy sẽ được sạc đầy thông qua bộ sạc. Khi
cúp điện, bộ switch sẽ chuyển nguồn cấp qua nguồn từ ắc-quy, lúc này điện sẽ từ hệ ắc-quy 12V
DC (24V DC hoặc 48V DC) qua bộ inverter được chuyển thành điện 220V 50Hz AC để cấp cho
những tải quan trọng (đã được chọn trước).
Ưu điểm: không ồn, giá đầu tư thấp hơn 3 hệ thống trên.
Chi phí đầu tư cho hệ thống: VNĐ 5,000/ 1W điện.
Nhược điểm: chỉ nên sử dụng những tải quan trọng.

Công nghệ sản suất tấm mỏng, có độ dày 300 μm và xếp lại để tạo nên các module tạo thành các
loại pin trên.
Các loại pin mặt trời hiện nay
Pin Mặt trời từ tinh thể silic là loại pin mặt trời phổ biến nhất hiện nay, pin mặt trời silic có 3
loại như sau:
Một tinh thể hay tinh thể đơn (module) sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Đơn tinh thể
loại này có hiệu suất tới 16%. Chúng thường rất đắt tiền do được cắt từ các thỏi silic hình ống,
các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.
20
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc - đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn.
Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có
thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của
nó.
Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này
thường có hiệu suất thấp nhất, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại vì không cần phải cắt từ
thỏi silicon.
Cấu tạo của loại pin mặt trời tinh thể silic
Vật liệu xuất phát để làm pin Mặt trời silic phải là bán dẫn silic tinh khiết. Ở dạng tinh khiết,
còn gọi là bán dẫn ròng số hạt tải (hạt mang điện) là electron và số hạt tải là lỗ trống (hole) như
nhau. Để làm pin Mặt trời từ bán dẫn tinh khiết phải làm ra bán dẫn loại n và bán dẫn loại p rồi
ghép lại với nhau cho nó có được tiếp xúc p - n.
Xuất phát từ một phiến bán dẫn tinh khiết tức là chỉ có các nguyên tử Si để tiếp xúc p - n,
người ta phải pha thêm vào một ít nguyên tử khác loại, gọi là pha tạp. Nguyên tử Si có 4 electron
ở vành ngoài, cùng dùng để liên kết với bốn nguyên tử Si gần đó (cấu trúc kiểu như kim cương).
Nếu pha tạp vào Si một ít nguyên tử phôt-pho P có 5 electron ở vành ngoài, electron thừa ra
không dùng để liên kết nên dễ chuyển động hơn làm cho bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn
điện electron, tức là bán dẫn loại n (negatif - âm). Ngược lại nếu pha tạp vào Si một ít nguyên tử
bo B có 3 electron ở vành ngoài, tức là thiếu một electron mới đủ tạo thành 4 mối liên kết nên có

đấy chính là các electron dẫn chính. Chất bán dẫn loại p (bán dẫn dương - Positive) có tạp chất là
các nguyên tố thuộc nhóm III, dẫn điện chủ yếu bằng các lỗ trống.
Khi hai loại bán dẫn này được đặt cạnh nhau trong một pin năng lượng mặt trời, electron dẫn
chính của loại n sẽ nhảy qua để lấp đầy những khoảng trống của loại p. Điều này có nghĩa là
silicon loại n tích điện dương và silicon loại p được tích điện âm, tạo ra một điện trường trên pin
mặt trời. Vì silicon là một chất bán dẫn nên có thể hoạt động như một chất cách điện và duy trì
sự mất cân bằng này.
Khi làm cho electron đang liên kết với nguyên tử bị bật ra khỏi nguyên tử silicon, photon
trong ánh sáng mặt trời đưa các electron này vào một trật tự nhất định, cung cấp dòng điện cho
máy tính, vệ tinh và tất cả các thiết bị ở giữa.
Tuy nhiên pin Mặt trời silic có một số hạn chế về kinh tế, kỹ thuật.
- Vật liệu xuất phát là silic tinh khiết nên rất đắt. Ban đầu là làm từ silic đơn tinh thể dùng trong
công nghệ vi điện tử, tuy chỉ là dùng đầu thừa đuôi thẹo nhưng giá vẫn là khá cao. Đã có những
cách dùng silic đa tinh thể, silic vô định hình tuy hiệu suất thấp hơn nhưng bù lại giá rẻ hơn.
Nhưng xét cho cùng thì vật liệu silic sử dụng phải là tinh khiết nên giá thành rẻ hơn không nhiều.
- Đối với silic, để đưa electron từ miền hoá trị lên miền dẫn phải tốn năng lượng cỡ 1,1 eV. Vậy
năng lượng của photon đến phải bằng hoặc cao hơn 1,1eV một chút là đủ để kích thích eletron
nhảy lên miền dẫn, từ đó tham gia tạo thành dòng điện của pin Mặt trời. Photon ứng với năng
lượng 1,1 eV có bước sóng cỡ 1 m tức là hồng ngoại. Vậy photon có các bước sóng lục, lam, tử
ngoại là có năng lượng quá thừa thãi để kích thích điện tử của Si nhảy lên miền dẫn. Do đó pin
Mặt trời Si sử dụng lãng phí năng lượng Mặt trời để biến ra điện.
Pin Mặt trời nhạy cảm chất màu DSC (Dye - sensitized solar cell)
- DSC là một loại pin Mặt trời mới, giá rẻ, dễ làm. Loại pin này do Michael Gratzel ở trường
Bách khoa Lausane (Thuỵ Sĩ) chế tạo lần đầu vào năm 1991 nên còn có tên là pin Gratzel. Cấu
22
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
tạo nguyên thuỷ của pin DSC gồm ba phần chính (hình 2). Trên cùng là một lớp mỏng chất dẫn
điện trong suốt, đóng vai trò anôt làm bằng oxyt thiếc pha tạp fluo (SnO2: F). Lớp này phủ lên
tấm thuỷ tinh trong suốt. Tiếp đó là một lớp có diện tích bề mặt rất lớn. Lớp dẫn điện SnO2: F và

khi nắng yếu, đặc biệt là hoạt động với ánh sáng trong nhà.
Pin mặt trời dạng keo nước (Lá nhân tạo)
Pin mặt trời dạng keo nước còn được gọi là Lá nhân tạo. Đây là loại Pin mặt trời có thể uốn
cong, có thành phần là keo nước chứa các phân tử nhạy sáng kết hợp với các điện cực phủ chất
liệu cacbon, ví dụ như ống nano cacbon hoặc than chì. Các phân tử nhạy sáng trở nên “kích
động” khi ánh sáng mặt trời chiếu vào và sản sinh ra điện năng; cơ chế này tương tự như cơ chế
kích thích tổng hợp đường để sinh trưởng của phân tử thực vật. Hiện tại, việc ứng dụng loại pin
này vẫn chưa được công bố do hiệu suất hoạt động của pin vẫn còn thấp.
2. Ứng dụng của pin mặt trời
a. Tích hợp vào thiết bị
Từ chiếc đồng hồ đeo tay nhỏ bé, chiếc điện thoại dắt trong túi quần cho đến những chiếc xe
điện mặt trời chạy trên mặt đất hay những chú robot trên sao Hỏa Sự tích hợp của Pin Mặt Trời
mang lại một sự khác biệt cho các thiết bị: Vừa thẩm mỹ, vừa tiện dụng và thân thiện với môi
trường.
24
SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC
25
SVTH: Nguyễn Quang Giới

Trích đoạn Hòa hệ thống vào lưới điện quốc gia

---