Như chúng ta đã biết, về mặt kỹ thuật, tất cả tấm pin mặt trời đều tạo ra dòng điện một chiều (DC). Sau đó, dòng điện một chiều (DC) được bộ biến tần (inverter) chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) để có thể sử dụng cho các thiết bị điện trong nhà hoặc chuyển lên lưới điện.
Vậy tại sao tấm pin mặt trời chỉ tạo ra DC mà không tạo ra AC, để có thể sử dụng ngay luôn?
Các loại hình sản xuất điện thông thường như thủy điện, nhiệt điện,… dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Các loại máy phát điện được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu đều tận dụng nguyên lý này. Khi quay, chúng chuyển đổi năng lượng cơ học được tạo ra thành năng lượng điện, cụ thể là AC.
Dòng điện xoay chiều đòi hỏi một trường điện từ được tạo ra bởi một hệ thống các cuộn dây được đặt đối xứng quay ở một tần số nhất định (50Hz hoặc 60Hz). Điều này, không xảy ra ở các tấm pin mặt trời.
Không giống như các loại hình sản xuất điện trên, không có tấm pin mặt trời nào hoạt động bằng chuyển động cơ học. Thay vào đó, tấm pin mặt trời chuyển đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng Mặt trời (dưới dạng photon) thành DC. Quá trình này được gọi là hiệu ứng quang điện.
Quá trình tấm pin mặt trời tạo ra điện có thể tóm tắt như sau:
● Tấm pin mặt trời được tạo thành từ nhiều tế bào quang điện, chủ yếu làm từ silicon. Khi ánh sáng Mặt trời chiếu vào các tế bào này, các photon từ ánh sáng Mặt trời sẽ kích thích các electron, tách electron khỏi các nguyên tử trong vật liệu bán dẫn (silicon), tạo ra các cặp electron - lỗ trống (electron - hole).
● Mỗi tế bào quang điện có tích hợp một trường điện tạo ra bởi mối nối của hai loại silicon khác nhau (loại n và loại p). Trường điện này khiến các electron bị kích thích di chuyển về phía lớp loại n và các lỗ trống di chuyển về phía lớp loại p, tạo ra dòng điện.
● Chuyển động của các electron là theo một hướng duy nhất (từ lớp loại n đến lớp loại p) tạo ra dòng điện một chiều (DC). Ngược lại, dòng điện xoay chiều (AC) liên quan đến dòng điện tích có hướng di chuyển đổi chiều theo chu kỳ.
● Tấm pin mặt trời tạo ra DC, trong khi hầu hết hộ gia đình và doanh nghiệp đều sử dụng điện xoay chiều. Do đó, để sử dụng điện mặt trời cho các ứng dụng hàng ngày, bộ biến tần được sử dụng để chuyển đổi DC thành AC.
Tóm lại, tấm pin mặt trời tạo ra DC do đặc điểm của hiệu ứng quang điện và cấu trúc của các tế bào quang điện.
Tuy nhiên, bạn cũng có thể đã nghe nói đến tấm pin mặt trời AC. Tấm pin AC thực ra chỉ đơn giản là tấm pin mặt trời có tích hợp bộ biến tần vi mô bên trong, để chuyển đổi ngay DC thành AC, mà không cần bộ biến tần riêng bên ngoài.
