Bức xạ mặt trời là yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu suất của các tấm pin năng lượng mặt trời (NLMT). Để hiểu rõ hơn về mối liên hệ này, chúng ta cần tìm hiểu bức xạ mặt trời là gì và nó tác động như thế nào đến khả năng sản xuất điện của hệ thống pin mặt trời.
Bức xạ mặt trời là gì?
Bức xạ mặt trời là năng lượng được phát ra từ mặt trời dưới dạng sóng điện từ. Năng lượng này bao gồm các bước sóng khác nhau như ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím (UV) và tia hồng ngoại (IR). Khi ánh sáng mặt trời chiếu tới Trái Đất, một phần năng lượng của nó có thể được chuyển đổi thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện trong các tấm pin NLMT.
Bức xạ mặt trời ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất tấm pin NLMT?
-
Cường độ bức xạ: Cường độ bức xạ mặt trời càng cao, lượng photon (hạt ánh sáng) chiếu vào tấm pin càng nhiều. Điều này trực tiếp làm tăng số lượng electron được giải phóng trong vật liệu bán dẫn của pin, dẫn đến sản lượng điện cao hơn. Ngược lại, vào những ngày nhiều mây hoặc vào buổi sáng sớm/chiều tối khi cường độ bức xạ thấp, hiệu suất của tấm pin sẽ giảm đáng kể.
-
Phổ bức xạ: Mỗi loại vật liệu bán dẫn trong tấm pin NLMT (thường là silicon) có khả năng hấp thụ hiệu quả nhất một dải bước sóng cụ thể. Mặc dù tấm pin được thiết kế để hấp thụ phổ ánh sáng mặt trời rộng nhất có thể, nhưng sự thay đổi trong thành phần phổ của bức xạ mặt trời (ví dụ: do ô nhiễm không khí hoặc độ ẩm) có thể ảnh hưởng đến khả năng chuyển đổi năng lượng của tấm pin.
-
Góc tới của bức xạ: Góc chiếu của ánh sáng mặt trời lên bề mặt tấm pin cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin, lượng năng lượng được hấp thụ là tối đa. Khi góc chiếu xiên hơn, một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ hoặc không được hấp thụ hiệu quả, dẫn đến giảm hiệu suất. Đó là lý do tại sao các hệ thống pin mặt trời thường được lắp đặt với góc nghiêng tối ưu và đôi khi sử dụng hệ thống xoay theo dõi mặt trời (solar tracker) để duy trì góc tới lý tưởng.
-
Nhiệt độ tấm pin: Mặc dù không trực tiếp là bức xạ mặt trời, nhưng bức xạ mặt trời làm tăng nhiệt độ của tấm pin. Nhiệt độ quá cao có thể làm giảm hiệu suất chuyển đổi của vật liệu bán dẫn trong pin. Các nhà sản xuất pin NLMT thường công bố hệ số suy giảm hiệu suất theo nhiệt độ (temperature coefficient) để thể hiện điều này.
Kết luận
Tóm lại, bức xạ mặt trời là nguồn "nhiên liệu" chính cho các tấm pin NLMT. Mức độ khả dụng và đặc tính của bức xạ mặt trời quyết định trực tiếp lượng điện mà một hệ thống pin mặt trời có thể tạo ra. Việc hiểu rõ về tầm quan trọng của bức xạ mặt trời giúp chúng ta tối ưu hóa thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống năng lượng mặt trời để đạt được hiệu suất cao nhất.
