Tài liệu Tiểu luận sản xuất năng lượng điện

TIỂU LUẬN SẢN XUẤT NĂNG LƢỢNG ĐIỆN 3. 1 Mô hình nhà máy điện mặt trời Sơ đồ nguyên lý nhà máy điện mặt trời : 3.2 Các loại nhà máy điện mặt trời : http://truyentaidien.blogspot.com/2012/12/khi-chung-ta-nghi-ve-cac-nha-mayien.html 1. Parabolic trough power plants : nhà máy điện dạng hình máng parabol Trong nhà máy điện dạng hình máng parabol có rất nhiều tấm gƣơng dạng hình máng tập trung ánh sáng vào một điểm trọng tâm. Các bộ thu ánh sáng đƣợc đặt thẳng đứng cạnh nhau theo hàng với chiều dài hàng trăm mét. Nhiều hàng lại đƣợc đặt song song để hình thành nên toàn bộ vùng thu ánh sáng mặt trời. Các bộ thu ánh sáng đơn lẻ có thể quay theo chiều dọc trục để theo sát sự di chuyển của mặt trời. Các tấm gƣơng này tập trung ánh sáng lên gấp khoảng 80 lần tại điểm trung tâm là những ống hấp thụ. Những ống này được bao bọc bởi một lớp kính để hạn chế mất mát về nhiệt xảy ra. Một lớp vỏ bọc đƣợc chọn lựa đặc biệt bao ngoài các ống hấp thụ để ngăn cản nhiệt tỏa ra ngoài qua bề mặt các ống. Với các hệ thống truyền thống, một loại dầu giữ nhiệt đặc biệt sẽ chảy trong các ống đó, và với tác động của ánh sáng nhiệt độ sẽ lên đến 400 độ C. Lượng nhiệt này sẽ được vận chuyển qua các bộ trao đổi nhiệt nơi tạo hơi quá nhiệt để sử dụng cho chu trình hơi nước. Hơi nƣớc quay tuabin và chạy máy phát, tạo ra điện. Sau khi qua các tầng của tuabin nó đƣợc ngƣng đọng lại thành nƣớc và thông qua bơm đƣợc đƣa trở lại vòng lặp. Nguyên lý sản xuất ra điện sử dụng hơi nƣớc gọi là chu trình Clausius-Rankin. Quá trình này đƣợc sử dụng trong các nhà máy điện hơi nƣớc cổ điển nhƣ các nhà máy nhiệt điện. Nguyên lý hoạt động Trong lúc thời tiết xấu hay vào ban đêm một buồng đốt có thể đƣợc sử dụng song song để vận hành chu trình hơi nƣớc. Điều này ngƣợc lại với hệ thống quang điện, bởi nó đảm bảo công suất đầu ra suốt cả ngày, đồng thời nó cũng tăng sự hấp dẫn và sự đảm bảo trong việc lập kế hoạch cung cấp điện cho cộng đồng. Về mặt phát thải cacbon, sinh học hoặc năng lƣợng mới (cái tạo ra hydro) có thể đƣợc sử dụng giống nhƣ một nguồn nguyên liệu bổ trợ hoặc các buồng đốt bằng nhiên liệu hóa thạch sẽ đƣợc giới hạn hoàn toàn. Một giải pháp khác được đưa ra là sử dụng các bồn nhiệt. Hệ thống mặt trời sẽ hâm nóng các bồn nhiệt vào ban ngày khi lƣợng nhiệt từ mặt trời là dồi dào. Vào ban đêm hay khi thời tiết xấu các bồn chứa nhiệt này sẽ giúp vận hành chu trình hơi nƣớc. Các bồn nhiệt phải đƣợc thiết kế chịu đƣợc nhiệt độ lên tới 300 độ C. Các muối nóng chảy đƣợc sử dụng làm môi chất giữ nhiệt trong bồn. Nhà máy điện đảm bảo cung cấp điện cả ngày với sự hỗ trợ của bồn nhiệt Sự phát triển của loại nhà máy này bắt đầu từ năm 1906. Tại Mỹ và nhiều vùng ở Cairo (Ai cập dƣới thời kỳ cai trị của ngƣời Anh) các nghiên cứu ứng dụng đã đƣợc thực hiện và bƣớc đầu đã thành công. Nói chúng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng hầu nhƣ không đổi cho đến ngày hôm nay. Mặc dù vậy, các vấn đề có liên quan đến vật liệu và các vấn đề kỹ thuật khác đã kết thúc nỗ lực đầu tiên về loại máy phát với công suất lớn vào năm 1914, trƣớc chiến tranh thế giới thứ nhất. Ngày nay Mỹ và một số nƣớc châu Âu đã đƣa ra nhiều chính sách hỗ trợ để phát triển loại hình nhà máy này. Một số nhà máy lớn đƣợc xây dựng tại Nevada (Mỹ), Guadix (Tây Ban Nha). Sự phát triển của công nghệ cũng giúp tăng hiệu suất và giảm giá thành. Một sự lựa chọn mới là hóa hơi trực tiếp nƣớc bằng ánh sáng mặt trời. Với loại mới này, nƣớc sẽ đƣợc bay hơi dƣới áp suất cao, ở nhiệt độ khoảng 500 độ C trƣớc khi đƣợc dẫn vào tuabin. 2. Solar tower power plant Với nhà máy điện tháp mặt trời, hàng trăm hay thậm chí hàng nghìn các tấm gƣơng đƣợc lắp đặt xung quanh một tháp. Đƣợc gọi là các kính định nhật, những tấm gƣơng này đƣợc điều khiển riêng biệt bởi máy tính để dõi theo sự di chuyển của mặt trời đồng thời hƣớng đến đỉnh tháp. Chúng phải đƣợc hƣớng với độ chính xác vài phần trăm của một độ để có thể phản chiếu ánh sáng đến điểm trung tâm (tâm điểm). Một bình chứa sẽ đƣợc đặt ở đó với thiết bị thu, cái mà dƣới tác dụng của ánh sáng tập trung sẽ đƣợc nung nóng lên đến nhiệt độ trên 1000 độ C. Không khí hay các muối nóng chảy vận chuyển nhiệt. Tuabin khí hay hơi sẽ điều khiển máy phát để biến đổi nhiệt thành năng lƣợng điện. Có hai loại nhà máy điện tháp, loại bình chứa thể tích không áp suất và loại bình chứa có áp suất. Với loại bình chứa thể tích không áp suất, không khí từ môi trƣờng sẽ đƣợc chuyển đến bình chứa (nơi nhận các tia sáng phản xạ từ các tấm gƣơng) bởi một quạt gió. Bình chứa đƣợc nung nóng bởi các tia bức xạ mặt trời và chuyển nhiệt độ đó qua cho không khí xung quanh (ở trong bình chứa). Không khí trƣớc khi vào bình chứa có nhiệt độ thấp. Nhiệt độ cao chỉ đạt đƣợc trong bình chứa. Loại nhà máy này giảm mất mát nhiệt do phát xạ. Không khí đƣợc tăng nhiệt độ lên từ 650 độ C đến 850 độ C, trƣớc khi đƣa vào lò hơi để làm bay hơi nƣớc, điều khiển chu trình hơi trong tuabin. Trong trƣờng hợp đòi hỏi, có thể nó sẽ đƣợc kết hợp với các loại nhà máy điện khác. Loại bình chứa không áp suất Loại thứ hai là nhà máy điện tháp mặt trời với bình chứa có áp suất. Loại này đang cho thấy nhiều tƣơng lai hứa hẹn. ánh sáng đƣợc tập trung để đốt nóng không khí trong bình chứa có áp suất khoảng 15 bar và nhiệt độ lên tới 1100 độ C. Không khí nóng đƣợc sử dụng để chạy tuabin. Không khí nóng sau khi đƣợc sử dụng một lần ở tuabin lại đƣợc tái sử dụng để tạo hơi nóng cho một chu trình khác. Với loại nhà máy này, hiệu suất sẽ tăng từ 35% đến 50%. Nhà máy điện với bình chứa áp suất Trái với nhà máy điện hình máng parabol, chúng ta hiện không có nhiều kinh nghiệm về loại nhà máy này trên thị trƣờng. Mặc dù vậy, mọi nghiên cứu ứng dụng để tối ƣu hóa các thành phần cấu tạo hay kiểm tra chúng hiện đã đƣợc tiến hành ở Almeria (Tây Ban Nha), Daggett (Mỹ), và Rehovot (Israel). Nhà máy điện tháp đầu tiên đƣợc xây dựng có công suất 11 MW ở Seville, Tây Ban Nha năm 2006. Mặc dù vậy, thay vì đốt nóng không khí thì bình chứa của nhà máy này lại làm bay hơi nƣớc. Do nhiệt độ thấp, hiệu suất của nó tƣơng đối thấp. Năm 2006 ngƣời ta cũng khởi động việc xây dựng một nhà máy có công suất 20 MW gần Seville cũng nhƣ các nhà máy khác trong giai đoạn thiết kế. Nhà máy điện ở Almeria, Tây Ban Nha Trƣớc khi thành công trên thị trƣờng, kỹ thuật sử dụng trong nhà máy với bình chứa không khí (không có áp suất) đƣợc phát triển lần đầu tại Đức đã đƣợc chứng minh là phù hợp với ứng dụng thực tiễn. Hiện nó đã đƣợc kiểm tra tại nhà máy mới xây dựng tại Julich, Đức, tuy nhiên nó chỉ có công suất khoảng 1,5 MW. Mục tiêu của chính phủ Đức với loại nhà máy này chỉ là xuất khẩu công nghệ cho các nƣớc ở vùng có nhiều nắng nóng trên thế giới. 3. Dish-Stirling power plants (Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling) http://truyentaidien.blogspot.com/2012/12/gioi-thieu-cac-nha-may-ien-mattroi.html Trong khi nhà máy điện hình máng và tháp vẫn chỉ kinh tế khi đƣợc sử dụng với những ứng dụng cỡ vài MW, thì nhà máy điện mặt trời với tên gọi hệ thống đĩađộng cơ Stirling có thể đƣợc sử dụng cho nhu cầu nhỏ hơn – ví dụ, để cung cấp điện cho các khu dân cƣ hay các ngôi làng ở vùng xa xôi hẻo lánh. Với hệ thống này một gƣơng cầu lõm với kích cỡ lớn sẽ tập trung ánh sáng vào một điểm tập trung, gọi là tâm điểm. Để chắc rằng ánh sáng đƣợc tập trung đủ mạnh, gƣơng này sẽ đƣợc điều khiển dựa trên nhiều trục quay để có thể dõi theo một cách chính xác sự di chuyển của mặt trời. Một bộ nhận sẽ được cài đặt ở tâm điểm. Bộ nhận này sẽ truyền nhiệt vào tâm của hệ thống: động cơ Stirling. Động cơ này sẽ chuyển hóa nhiệt thành động năng và chạy máy phát, tạo ra điện. Một động cơ Stirling có thể đƣợc điều khiển không chỉ bởi nhiệt của mặt trời mà còn nhiệt sinh ra bởi quá trình đốt nóng. Khi đƣợc kết hợp với các buồng đốt sinh học, những nhà máy này có thể sản xuất ra điện vào buổi tối hay trong điều kiện thời tiết xấu. Và sự sử dụng khí sinh học cũng tạo ra các phân tử cacbon. Nhà máy đầu tiên loại này đã đƣợc xây dựng tại Ả rập Sau đi, Mỹ hay Tây Ban Nha (hình vẽ). So với nhà máy điện máng và tháp, thì giá cho mỗi số điện loại này tƣơng đối cao. Giá thành sẽ giảm đi tƣơng đối nếu đƣợc lắp đặt với yêu cầu công suất lớn. Nhà máy 10 kW ở Almeria Tây Ban Nha 4. Solar chimney power plants (Nhà máy điện mặt trời có ống khói) Có một sự khác biệt lớn giữa nhà máy điện có ống khói với những nhà máy điện đã nói đến ở trên. Trong khi nhà máy điện nhiệt mặt trời hoạt động dựa trên việc tập trung ánh sáng thì nhà máy điện có ống khói lại dựa trên nhiệt độ của không khí. Nhưng khu thu thập được xây dựng bởi diện tích mặt phẳng lớn cái được bao phủ bởi một mái bằng kính hay nhựa. Một ống khói cao sẽ được đặt ở giữa khu vực đó, và những mái hấp thụ đặt vuông góc với ống khói. Không khí có thể di chuyển tự do dƣới mái khổng lồ. Mặt trời làm ấm không khí dưới mái kính. Không khí này tiếp đến sẽ di chuyển lên phía trên, chạy qua những phần dốc của mái và cuối cùng có tốc độ rất nhanh chảy qua ống khói. Dòng không khí di chuyển sẽ điều khiển tua bin gió, cái điều khiển máy phát tạo ra điện. Mặt đất dƣới những mái kính có thể dự trữ nhiệt nên nhà máy điện này vẫn có thể tạo ta điện thậm chí sao khi mặt trời đã lặn. Nếu những ống nƣớc đƣợc đặt ở dƣới đất, sẽ trữ đủ nhiệt để có thể giúp nhà máy cung cấp đủ điện trong tất cả các giờ. Đầu thập niên 80, một nhà máy điện nhỏ loại này với công suất định mức khoảng 50 kW đã đƣợc xây dựng gần Manzanares Tây Ban Nha. Mái thu nhận của nhà máy này có đƣờng kính trung bình là 122 mét và chiều cao trung bình là 1,85 mét. Ống khói cao 195 m và đƣờng kính là 5 mét. Nhà máy điện này bị phá hủy vào năm 1988 sau khi một trận bão đã quật đổ ống khói. Mặc dù vậy, tất cả những bài kiểm tra lên kế hoạch đã đƣợc hoàn tất và những nhà máy điện nghiên cứu sẽ đƣợc trông đợi. Đó là thành công đầu tiên của loại nhà máy này. Bởi hiệu suất của nhà máy điện ống khói khi so sánh với các kỹ thuật khác vẫn rất thấp, những nhà máy này đòi hỏi một diện tích đất đai lớn. Hơn nữa, hiệu suất tăng lên tỷ lệ thuận với chiều cao của tháp. Do vậy, để kinh tế, nhà máy điện này phải có một kích cỡ nhỏ. Ví dụ, những dự án nhà máy mới hiện đang đƣợc thảo luận ở Úc. Một nhà máy điện với công suất khoảng 200 MW với chiều cao tháp 1000 m, đƣờng kính 180 m và đƣờng kính của khu vực thu ánh sáng bằng 6000 m. Sẽ rất khó khăn để phỏng đoán liệu việc xây dựng nhà máy điện với cống suất lớn có đƣợc lợi về kinh tế hay không. Nhƣng dựa vào tầm nhìn dài hạn, nhà máy điện ống khói ở những vùng sa mạc trên thế giới có tiềm năng để tạo ra sự cạnh tranh về kinh tế với những nhà máy điện truyền thống khác. Điện mặt trời theo quy mô lớn 5. Concentring Photovoltaic power plants (Nhà máy điện mặt trời sử dụng pin quangđiện) Pin quang điện có thể hoạt động bằng cách tập trung ánh sáng mặt trời. Điểm chính ở đây là sự tập trung này có thể tiết kiệm đƣợc vật liệu làm pin mặt trời một cách đáng giá. Nếu mặt trời đƣợc tập trung khoảng 500 lần, kích cỡ của pin mặt trời có thể sẽ giảm đi 500 lần. Giá thành của pin mặt trời do đó sẽ không còn là vấn đề cần quan tâm nữa. Điều đó có nghĩa rằng vật liệu, cái thƣờng khá đắt nếu không có sự tập trung năng lƣợng mặt trời sẽ có thể đƣợc sử dụng. Các pin tập trung thƣờng có hiệu suất cao hơn những cấu trúc pin truyền thống. Các tấm pin mặt trời hứng nắng Có nhiều cách để tập trung: pin tập trung có thể đƣợc lắp đặt tại tâm điểm của máng hình parabol hay gƣơng cầu lõm. Một trong những vấn đề chính là hiệu suất làm lạnh, bởi đối năng lƣợng điện của pin mặt trời, một lƣợng nhiệt hao phí lớn sẽ đƣợc tạo ra. Một kỹ thuật khác có thể đƣợc sử dụng. Những thấu kính Fresnel tập trung ánh sáng vào pin tập trung, cái chỉ có cỡ vài mili mét. Một tấm tấm đồng phía sau tấm pin sẽ tích tụ về phía sau. Một cấu trúc tập trung bao gồm nhiều pin song song. Nhiều cấu trúc tiếp đến sẽ đƣợc lắp đặt cùng nhau ở thiết bị theo dõi để hƣớng cấu trúc một cách tối ƣu nhất về phía mặt trời. 3.3 CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI LỚN TRÊN THẾ GIỚI : 1.Nhà máy điện Shams 1: http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhannang-luong-tai-tao/nha-may-dien-mat-troi-lon-nhat-the-gioi-chinh-thuc-vanhanh.html ( sử dụng máng parabol) Các Tiểu vƣơng quốc Arập thống nhất (UAE) ngày 17/3 đã chính thức vận hành nhà máy năng lƣợng Mặt Trời lớn nhất thế giới, có tên Shams 1. Trong buổi lễ khánh thành, Chủ tịch Tập đoàn Masdar của UAE, ông Sultan alJaber cho biết với tổng kinh phí 600 triệu USD, nhà máy có thể cung cấp điện cho 20.000 hộ gia đình. Theo ông Santiago Seage, Giám đốc điều hành Công ty Abengoa Solar - một trong các đối tác tham gia dự án này, nhà máy Shams 1 có công suất 100 MW và hiện là nhà máy lớn nhất thế giới sử dụng năng lượng Mặt Trời làm nhiên liệu để sản xuất điện. Nhà máy còn đƣợc ví nhƣ một "công viên Mặt Trời" bao gồm một hệ thống các tấm gƣơng parabol lớn đƣợc lắp đặt trên một diện tích khổng lồ bằng 285 sân bóng đá cộng lại. Nhà máy đƣợc khởi công xây dựng từ tháng 7/2010 trên sa mạc Western Region, cách thủ đô Abu Dhabi khoảng 120km về phía Tây Nam. Tham gia dự án này, ngoài Tập đoàn Masdar (sở hữu 60% cổ phần), còn có Tập đoàn Total của Pháp (20%) và Công ty Abengoa Solar của Tây Ban Nha (chiếm 20% còn lại). Mặc dù là quốc gia có trữ lƣợng dầu mỏ rất lớn, UAE vẫn đặt mục tiêu đến năm 2020, năng lƣợng tái tạo sẽ cung cấp 7% nhu cầu điện năng của nƣớc này. Tham gia dự án này, ngoài Tập đoàn Masdar (sở hữu 60% cổ phần), còn có Tập đoàn Total của Pháp (20%) và Công ty Abengoa Solar của Tây Ban Nha (chiếm 20% còn lại). Hiện nay, các nhà máy năng lƣợng Mặt Trời trên thế giới chủ yếu sử dụng công nghệ quang điện để sản xuất điện. Với công suất 100 MW, nhà máy Shams 1 chiếm 10% tổng sản lƣợng điện từ năng lƣợng Mặt Trời của thế giới. 2. Nhà máy điện mặt trời Okhotnikovo: (sử dụng các tấm quang điện ) http://dantri.com.vn/the-gioi/tham-nha-may-dien-mat-troi-hang-dau-chau-au540887.htm Công viên mặt trời Okhotnikovo, toạ lạc trên bán đảo Crimea, miền nam Ukraine, là nhà máy điện mặt trời lớn nhất tại trung và đông Âu, sản xuất đủ điện để cung cấp cho khoảng 20.000 hộ gia đình. Nhà máy điện mặt trời Okhotnikovo rộng 160 héc-ta và bao gồm 560.000 tấm thu năng lƣợng mặt trời. Nhà máy, với công suất 80 MW, đã hoàn thành giai đoạn 1 và 2 hồi tháng 7/2011 và giai đoạn 3 và 4 hồi tháng 10. Đây là là nhà máy điện mặt trời lớn nhất tại trung và đông Âu, Nhà máy đã bắt đầu hoạt động và cung cấp đủ điện năng cho khoảng 20.000 hộ gia đình tại các ngôi làng lân cận. Công viên mặt trời Okhotnikovo đƣợc mặt trời chiếu sáng quanh năm, đảm bảo cho nhà máy hoạt động ổn định. Nhà máy điện mặt trời Okhotnikovo đƣợc xem là dự án xanh hàng đầu của Ukraine. Các nhà máy năng lƣợng mặt trời hoàn toàn an toàn và là phƣơng thức sản xuất điện thân thiện với môi trƣờng. Các tấm thu năng lƣợng mặt trời rất dễ lắp đặt, vận hành, an toàn, không tạo ra tiếng ồn và không ảnh hƣởng đến môi trƣờng. Việc nhà máy Okhotnykovo đi vào hoạt động sẽ giúp giảm 80.000 tấn khí thải các-bon của Ukraine mỗi năm. Ukraine đã đặt mục tiêu đƣa năng lƣợng thay thế chiếm 30% thị trƣờng năng lƣợng của nƣớc này trƣớc năm 2015. 4. ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH TOÁN CÁC TẤM PIN MẶT TRỜI: 4.1 CÁC THUẬT NGỮ: _Trong thuật ngữ tiếng Anh, Pin mặt trời đƣợc gọi là Solar Cell. Còn các Tấm Pin mặt trời thì gọi là Solar Panels. Mảng Pin Mặt Trời thì gọi là Array Solar Panels. _ Pin Mặt Trời là thiết bị giúp chuyển hóa trực tiếp năng lƣợng ánh sáng mặt trời (quang năng) thành năng lƣợng điện (điện năng) dựa trên hiệu ứng quang điện. _ Hiệu ứng quang điện đƣợc phát hiện đầu tiên năm 1839 bởi nhà vật lý Pháp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên cho đến 1883 một pin năng lƣợng mới đƣợc tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên mạch nối. Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl xem là ngƣời tạo ra pin năng lƣợng mặt trời đầu tiên năm 1946. Sven Ason Berglund đã có phƣơng pháp liên quan đến việc tăng khả năng cảm nhận ánh sáng của pin. 4.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA 1 TẾ BÀO QUANG ĐIỆN: 1. CẤU TẠO: http://www.pinmattroi.com/kien-thuc-co-ban-ve-pin-mat-troi/phanloai-cau-tao-va-hoat-dong-cua-pin-mat-troi.html GỒM CÓ 5 LỚP NHƢ HÌNH: lớp tráng bề mặt; lớp tiếp xúc kim loại; Chất bán dẫn loại n; chất bán dẫn loại p; Lớp tiếp xúc kim loại _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) nhƣ 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 đƣợc tiếp xúc p - n. _Thực tế thì xuất phát từ một phiến bán dẫn tinh khiết tức là chỉ có các nguyên tử Si để tiếp xúc p - n, ngƣời 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 nhƣ kim cƣơng). 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). Ngƣợc 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 thể nói là tạo thành lỗ trống (hole). Vì là thiếu electron nên lỗ trống mạng điện dƣơng, bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn điện lỗ trống, tức là bán dẫn loại p (positif -dƣơng). Vậy trên cơ sở bán dẫn tinh khiết có thể pha tạp để trở thành có lớp là bán dẫn loại n, có lớp bán dẫn loại p, lớp tiếp giáp giữa hai loạị chính là lớp chuyển tiếp p - n. Ở chỗ tiếp xúc p - n này một ít electron ở bán dẫn loại n chạy sang bán dẫn loại p lấp vào lỗ trống thiếu electron, ở đó. Kết quả là ở lớp tiếp xúc p-n có một vùng thiếu electron cũng thiếu cả lỗ trống, ngƣời ta gọi đó là vùng nghèo. Sự dịch chuyển điện tử để lấp vào lỗ trống tạo ra vùng nghèo này cũng tạo nên hiệu thế gọi là hiệu thế ở tiếp xúc p - n, đối với Si vào cỡ 0,6V đến 0,7V. Đây là hiệu thế sinh ra ở chỗ tiếp xúc không tạo ra dòng điện đƣợc. 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG ( HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN ) Khi đƣa phiến bán dẫn đã tạo lớp tiếp xúc p - n phơi cho ánh sáng mặt trời chiếu vào thì photon của ánh sáng mặt trời có thể kích thích làm cho điện tử đang liên kết với nguyên tử bị bật ra khỏi nguyên tử, đồng thời ở nguyên tử xuất hiện chỗ trống vì thiếu electron, ngƣời ta gọi là photon đến tạo ra cặp electron - lỗ trống. Nếu cặp electron - lỗ trống này sinh ra ở gần chỗ có tiếp p - n thì hiệu thế tiếp xúc sẽ đẩy electron về một bên (bên bán dẫn n) đẩy lỗ trống về một bên (bên bán dẫn p). Nhƣng cơ bản là electron đã nhảy từ miền hoá trị (dùng để liên kết) lên miền dẫn ở mức cao hơn, có thể chuyển động tự do. Càng có nhiều photon chiếu đến càng có nhiều cơ hội để electron nhảy lên miền dẫn. Nếu ở bên ngoài ta dùng một dây dẫn nối bán dẫn loại n với bán dẫn loại p (qua một phụ tải nhƣ lèn LED chẳng hạn) thì electron từ miền dẫn của bán dẫn loại n sẽ qua mạch ngoài chuyển đến bán dẫn loại p lấp vào các lỗ trống. Đó là dòng điện pin Mặt trời silic sinh ra khi đƣợc chiếu sáng . 2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC TẤM SOLAR PANEL: 2.2.1. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI DÂN DỤNG : 2.2.2 Phƣơng pháp thiết kế hệ thống điện năng lƣợng mặt trời: http://solarpower.vn/vi/bvct/id115/Phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nang-luong-mat-troi/ Để thiết kế một hệ solar, chúng ta lần lƣợt thƣc hiện các bƣớc sau: