Pin quang điện là dạng năng lượng được tạo từ ánh sáng mặt trời, đây là nguồn năng lượng sạch đang được phát triển và sử dụng nhiều trên thế giới. Hãy cùng thuvienhoidap.net tìm hiểu pin quang điện là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của loại pin nhân tạo trong ngành vật lý học này.
Khái niệm pin quang điện là gì?
Pin quang điện hay còn được gọi với tên khác là pin mặt trời là một loại nguồn điện chạy bằng năng lượng ánh sáng. Pin quang điện là nguồn điện trong đó năng lượng biến đổi trực tiếp từ quang năng thành điện năng.
Bạn đang xem bài: Pin quang điện là gì?
Pin quang điện hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong xảy ra bên cạnh một lớp chắn.
Lưu ý rằng: Hiệu suất của các pin quang điện chỉ vào khoảng trên dưới 10% so với tổng hiệu suất thật. Và suất điện động của pin quang điện nằm trong khoảng từ 0,5V đến 0,8V
Cấu tạo pin quang điện gồm những bộ phận gì?
Pin quang điện được cấu tạo gồm 4 phần chính gồm:
- Một chất tấm bán dẫn (n), có thể phủ lên trên một lớp mỏng chất bán dẫn (p). Chúng ta có thể tạo ra chất này bằng cách cấy một tạp chất thích hợp vào bờ mặt của chất bán dẫn.
- Phía trên cùng của pin quang điện là một lớp kim loại rất mỏng được gọi là mảng tế bào quang điện (tấm pin mặt trời). Thành phần này có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời.
- Phía dưới cùng là một tấm đế làm bằng kim loại, các kim loại này đóng vai trò là các điện cực trơ.
- giữa lớp bán dẫn (n) và chất bán dẫn (p) được gọi là lớp chặn được hình thành do sự chuyển tiếp của lớp n- p. Lớp này có tác dụng ngăn không cho electron khuếch tán từ n sang p và lỗ trống khuếch tán từ p sang n.
Nguyên lý pin quang điện hoạt động như thế nào?
Khi ánh sáng được chiếu có bước sóng ngắn hơn giới hạn quang điện vào lớp kim loại mỏng ở phía trên cùng thì ánh sáng sẽ xuyên qua lớp này và đi vào lớp có chất bán dẫn (p) và gây ra hiện tượng quang điện trong và giải phóng các cặp electron và lỗ trống.
Electron sẽ dễ dàng đi qua lớp chặn và xuống bên dưới tấm bán dẫn (n), còn lỗ trống bị giữ lại ở trong lớp (p).
Kết quả là điện cực kim loại mỏng ở trên sẽ nhiễm điện dương và trở thành điện cực dương của pin, còn đế kim loại phía dưới cùng sẽ bị nhiễm điện cực âm và trở thành điện cực âm của pin.
Nếu chúng ta nối hai điện cực này bằng một dây dẫn thông qua một ampe kế thì sẽ tạo ra một dòng điện chạy từ cực âm sang cực dương.
Ứng dụng của pin quang điện là gì?
Pin quang điện được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau gồm:
- Được ứng dụng để tạo năng lượng điện cho các vệ tinh nhân tạo hoạt động trong không gian bên ngoài trái đất. Hầu hết các vệ tinh nhân tạo do con người phóng lên vũ trụ đều trang bị hệ thống pin quang điện lớn giúp chuyển đổi quang năng thành điện năng để duy trì sự hoạt động của các vệ tinh đó.
- Máy tính bỏ túi: Các dòng máy tính bỏ túi sách tay cũng sử dụng hệ thống pin quang điện trong để tạo ra điện năng.
- Máy đo ánh sáng: Là các loại máy đo giúp xác định độ mạnh yếu của cường độ ánh sáng mặt trời, thường là các loại máy đo cầm tay.
- Ô tô điện: Các dòng ô tô điện ngày nay cũng được trang bị những tấm pin quang điện giúp chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng.
- Máy bay thương mại: Các dòng máy bay thương mại cũng sử dụng pin quang điện trên hai cánh máy bay để tận dụng nguồn năng lượng sạch này.
Các loại pin quang điện
Có 4 loại pin quang điện có thể chuyển hóa năng lượng mặt trời sang điện năng là axit chì, ion lithium, niken cadmium và pin dòng chảy.
- Pin ắc quy axit chì đã tồn tại lâu nhất và được biết đến với giá thành giá rẻ và độ tin cậy cao, nhưng cần được bảo trì thường xuyên.
- Mặc dù đắt tiền, pin lithium ion đang trở thành sự lựa chọn phổ biến nhất cho pin năng lượng mặt trời dân dụng vì chúng có tuổi thọ cao và không cần bảo trì.
- Pin niken cadmium phổ biến hơn cho các dự án quy mô thương mại vì chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ khắc nghiệt và không yêu cầu hệ thống quản lý pin phức tạp.
- Pin dòng chảy có kích thước lớn và rất đắt, đó là lý do tại sao công nghệ pin mới nổi này chủ yếu được sử dụng để lưu trữ pin quy mô lớn.
Kết luận: Đây là câu trả lời cho câu hỏi pin quang điện là gì? Phân loại, nguyên lý, tác dụng và ứng dụng trong thực tế chi tiết nhất.
Về trang chủ: TH Huỳnh Ngọc Huệ
Bài viết thuộc danh mục: Tổng hợp
