Pin Mặt Trời

I. Nhắc lại hiện tượng nhiễm điện do cộng hưởng

Đưa một vật mang điện lại gần một vật ko mang điện, thì ngay lập tức hai đầu vật ko mang điện xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu ngược chiều nhau. Mô phỏng bằng hình dưới đây. 

Hiện tượng này gọi là hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng

II. Pin quang điện

Ta sẽ sử dụng tính chất trên đây để làm pin mặt trời. Pin mặt trời của chúng ta gồm hai lớp chính.

- Lớp thứ nhất là lớp tạo ra điện trường cảm ứng để tác động lên lớp kim loại kia. Lớp này đơn giản chỉ là một lớp kim loại được tích điện (mang điện tích dương chẳng hạn). 

Vật dẫn được tích điện để tạo điện trường cảm ứng

Điện tích của lớp sẽ được phân bố theo quy tắc vật dẫn cân bằng điện, điện tích sẽ tập trung nhiều nhất ở phần nhọn, hầu như ở những chỗ lõm thì ko tích điện. Và chỉ tập trung ở bề mặt phía ngoài của vật dẫn.

- Lớp thứ hai là lớp kim loại rất mỏng, được đưa vào bên trong điện trường của lớp mang điện, giữa hai lớp được phun một lớp sơn cách điện.

Như vậy hai bề mặt của lớp thứ hai này sẽ hình thành hai lớp điện tích trái dấu nhau. Bề mặt phía trên mang điện tích dương, bề mặt phía dưới mang điện tích âm. Lớp kim loại thứ nhất được mang điện đủ lớn sao cho điện thế mà nó tạo ra giữa hai mặt của lớp thứ hai khoảng 100-200 (V).

Hai mặt của lớp kim loại mang điện tích trai dấu

Lớp kim loại thứ hai này được thiết kế đủ mỏng, để giảm sự va chạm, giảm sự biến đổi thành nhiệt năng, giảm sự nóng lên của điện cực, khi mà các bức xạ mặt trời chiếu vào nó. Chiều dày của lớp kim loại này được tính bằng micromet hay thậm chỉ nhỏ hơn nữa. Bởi nếu chiều dày của lớp kim loại càng lớn, thì khả năng nóng lên của lớp kim loại là rất lớn... Điều này phải được tiến hành thử nghiệm, để rút ra kết luận. Chiều dày của lớp kim loại là một yếu tố quyết định rất lớn tới hiệu suất Pin, tới khả năng nóng lên của điện cực, làm tiêu hao năng lượng, dẫn đến giảm hiệu suất mà ta thu được.

Lớp bề mặt phía trên được làm sẫm, sao cho khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả nhất.

Khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt phía trên, nó sẽ tác động lên các electron ở lớp bên trong và truyền cho nó một lượng tử năng lượng. Các electron này sẽ đi sâu hơn vào trong lòng lớp kim loại. Do lớp kim loại rất mỏng nên số va chạm và tác động của electron với các nguyên tử, electron khác là rất ít. Vì thế nó mất rất ít năng lượng trên đường đi.

Và như vậy nó nhanh chóng và dễ dàng di chuyển sang lớp bên kia ( tức lớp bề mặt mang điện tích âm). Tại lớp bề mặt này sẽ xảy ra sự sắp xếp và phân bố mật độ điện tích. Do đó, các electron sẽ chịu một lực điện trường đẩy xuống phần đáy (Nơi có mật độ điện tích là lớn nhất). Và như thế, sẽ hình thành một hiệu điện thế rất lớn giữa phần đáy (đáy nhọn) với phần đỉnh ở trên

Vì vậy mà nếu như ta nối một sợi dây từ phần đáy này với phần miệng phía trên cùng thì sẽ xuất hiện một dòng điện giữa hai điện cực này.

Phần nhọn phía dưới cùng trở thành cực âm, phần trên cùng trở thành cực dương

Nhận xét:

Do điện thế mà ta tạo ra bằng cách này là rất lớn, nên ta hoàn toàn có hy vọng sẽ thu được một nguồn điện với hiệu suất không nhỏ.

Bằng phương pháp tạo hình nón nhọn này, ta sẽ giảm thiểu được hệ số tán xạ của các electron trên bề mặt đối diện. Từ đó nâng cao hiệu suất Pin mặt trời.

Đồng thời bằng phương pháp này ta sẽ tạo ra được một điện trường nhân tạo đủ lớn, vì vậy mà ta có thể tạo ra dòng đủ lớn, góp phần nâng cao hiệu suất Pin.

Trong thực tế, để nâng cao hiệu suất Pin, đối với lớp kim loại dùng để tạo ra điện trường, ta hoàn toàn có thể ghép chúng từ nhiều mảnh mang điện tích khác nhau, nhằm để tạo ra một điện trường có lợi nhất tác động lên lớp kim loại phía trên, sao cho sẽ tạo ra được một lực điện trường lớn nhất đẩy các electron xuống phần đáy của hình nón để giảm thiểu khả năng tán xạ của các electron ở các bề mặt.

III. Lời kết

Đây chỉ là một suy nghĩ cá nhân, vì vậy sẽ không tránh khỏi sai trái nhầm lẫn, chủ quan duy ý trí. Để đi tới thành công, chắc chắn sẽ còn rất nhiều thiếu sót, những sửa chữa và cả sự điều chỉnh. Đặc biệt là phải trải qua thực nghiệm (thực tế) rất nhiều, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của tất cả mọi người, rất mong nhận được sự cộng tác giúp đỡ của tất cả mọi người.

Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ theo địa chỉ sau:

Lê Thanh Khiết - Điện thoại: 0978294605.
Hoặc qua email: [email protected]

Xin chân thành cảm ơn mọi ý kiến đóng góp, cũng như mọi sự cộng tác giúp đỡ của các bạn!