Nguyên tắc làm việc của mô-đun năng lượng mặt trời là cho phép các photon (hạt ánh sáng) từ ánh sáng mặt trời đánh bật các electron ra khỏi nguyên tử. Bản thân silicon không thể mang dòng điện, đó là lý do tại sao silicon được tìm thấy trong các hạt mặt trời là không tinh khiết và kết hợp với phốt pho. Khi kết hợp với photpho, các electron có thể phân chia tự do để mang điện tích. Quá trình thêm tạp chất này được gọi là pha tạp.

Kết quả là cái gọi là silicon loại N và sự phát hiện ra nó trên bề mặt của Tấm pin mặt trời PV . Dưới lớp silicon loại N, mặt đối diện với gương của nó là: silicon loại P. Loại P sử dụng các tạp chất từ ​​các nguyên tố như gali hoặc bo, có nghĩa là vật liệu có chỗ cho các electron khác. Điều này tạo ra một trường điện từ trong đó lớp silicon loại N phía trên là âm và silicon loại P là dương. Các êlectron thoát ra khỏi nguyên tử ở lớp loại N và chuyển động về phía phân lớp loại p để lấp đầy chỗ trống êlectron. Dòng electron tạo ra điện.

Các thành phần của bảng điều khiển năng lượng mặt trời đơn?

Các tấm pin mặt trời được làm từ các lớp silicon. Silicon tạo thành một cấu trúc tinh thể cứng và dễ vỡ và là nguyên tố phong phú thứ hai trên trái đất. Vật liệu bán dẫn này có thể được trồng, và các nhà khoa học phát triển silicon trong một ống như một tinh thể đồng nhất, đơn lẻ. Sau đó, họ mở cuộn ống và cắt tờ giấy thành "wafer" để làm cho chúng mỏng nhất có thể. Hiệu suất của hầu hết các tấm pin mặt trời là từ 10% đến 20%. Mười năm trước, mức hiệu suất của các tấm pin mặt trời là khoảng 13%. Vào năm 2019, nó đã tăng lên 20%. Do bản chất của silicon, giới hạn trên của silicon là 29%.

Đối với pin mặt trời trong tương lai để thay thế pin mặt trời hiện tại, chúng phải có khả năng thu được nhiều ánh sáng hơn, chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng hiệu quả hơn và rẻ hơn so với các thiết kế hiện có.
Tùy chọn đầu tiên để cải thiện pin mặt trời là thêm phần cứng để chúng có thể thu được nhiều ánh sáng hơn, có nghĩa là chúng tôi không cần phải từ bỏ thiết kế pin mặt trời hiện tại. Thiết bị điện tử có thể được lắp đặt trong pin mặt trời để pin mặt trời có thể theo dõi mặt trời khi nó di chuyển trên bầu trời vào ban ngày. Nếu pin mặt trời luôn hướng về phía mặt trời, nó sẽ cho phép nhiều ánh sáng chiếu vào pin mặt trời hơn, có thể tạo ra nhiều điện hơn. Thiết kế hiện tại của các thiết bị điện tử có thể thực hiện chức năng này là một thách thức đang diễn ra, nhưng những đổi mới trong lĩnh vực này vẫn tiếp tục. Hoặc, thay vì di chuyển các pin mặt trời, chúng ta có thể lắp gương để tập trung ánh sáng vào các pin mặt trời nhỏ hơn, rẻ hơn.

Một cách khác để cải thiện hiệu suất của pin mặt trời là xác định hiệu suất của chúng. Pin mặt trời có nhiều hơn một lớp vật liệu bắt sáng có thể thu được nhiều ánh sáng hơn. Mới đây, một pin mặt trời bốn lớp được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm có thể thu nhận ánh sáng với hiệu suất 46%. Những tế bào này vẫn còn quá đắt và khó sản xuất để sử dụng cho mục đích thương mại, nhưng những nghiên cứu đang diễn ra có thể biến những tế bào siêu hiệu quả này trở thành tiêu chuẩn mới.

Giải pháp thay thế để tăng hiệu quả chỉ đơn giản là giảm chi phí. Mặc dù nó đã trở nên rẻ hơn trong nhiều thập kỷ, nó vẫn đóng góp rất nhiều vào chi phí lắp đặt pin mặt trời. Bằng cách sử dụng pin mặt trời mỏng hơn, chi phí vật liệu được giảm xuống. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại pin mặt trời linh hoạt siêu mỏng với độ dày 1,3 micron - bằng khoảng 1/100 chiều rộng của sợi tóc người và rộng hơn 30 lần so với giấy văn phòng. Nó có thể được đặt trên bọt xà phòng và hiệu quả như thủy tinh thông thường. Pin mặt trời. Giống như pin có nhiều lớp, pin mặt trời màng mỏng hơi khó sản xuất, điều này làm hạn chế các ứng dụng của chúng, nhưng nghiên cứu vẫn đang tiếp tục.

Trong tương lai gần, giá thành của pin mặt trời silicon có thể tiếp tục giảm, điều này sẽ giúp nhiều người tiếp cận hơn trong tương lai, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Tại Hoa Kỳ, việc cắt giảm chi phí dự kiến ​​sẽ tăng sản lượng điện mặt trời lên 500% vào năm 2050. Về lý thuyết, như chúng ta đã biết, để cung cấp năng lượng cho thế giới, chúng ta cần 4.000.000 mét vuông pin mặt trời. Từ góc độ này, sa mạc Sahara có diện tích 3.600.000 mét vuông.

Năng lượng mặt trời có tiềm năng rất lớn, và hầu hết các quốc gia còn thiếu điện là các quốc gia nắng nóng. Đối với những quốc gia này, việc thích ứng với năng lượng mặt trời sẽ hiệu quả hơn, an toàn hơn và sạch hơn so với dầu hỏa. Tuy nhiên, do thiếu ánh sáng mặt trời liên tục trong ngày, chúng ta khó có thể thấy các quốc gia châu Âu hoàn toàn phụ thuộc vào năng lượng mặt trời.