Thành viên:Phan Quang Vu/nháp

Một đèn năng lượng mặt trời hay còn gọi là ánh sáng mặt trời hoặc đèn lồng năng lượng mặt trời, là một hệ thống chiếu sáng bao gồm một đèn LED , tấm pin mặt trời , pin , bộ điều khiển trách và cũng có thể là một biến tần . Đèn hoạt động bằng nguồn điện từ ắc quy , được sạc thông qua việc sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời (pin quang điện mặt trời)

đèn năng lượng mặt trời

Đèn chiếu sáng gia đình sử dụng năng lượng mặt trời có thể thay thế các nguồn sáng khác như nến hoặc đèn dầu . Đèn năng lượng mặt trời có chi phí vận hành thấp hơn đèn dầu vì năng lượng tái tạo từ mặt trời là miễn phí, không giống như nhiên liệu. Ngoài ra, đèn năng lượng mặt trời không tạo ra ô nhiễm không khí trong nhà không giống như đèn dầu. Tuy nhiên, đèn năng lượng mặt trời thường có chi phí ban đầu cao hơn và phụ thuộc vào thời tiết.

Đèn năng lượng mặt trời để sử dụng trong các tình huống nông thôn thường có khả năng cung cấp điện cho các thiết bị khác, chẳng hạn như để sạc điện thoại di động . Các nhà đầu tư Mỹ đã và đang làm việc để phát triển RS. Đèn năng lượng mặt trời 10 / chiếc thay thế cho đèn dầu.

Lịch sử

Thị phần toàn cầu về sản lượng hàng năm bằng công nghệ PV kể từ năm 1990 Một số quang điện mặt trời sử dụng tấm silicon đơn tinh thể hoặc silicon đa tinh thể, trong khi các công nghệ mới hơn đã sử dụng pin mặt trời màng mỏng .  Kể từ khi pin mặt trời hiện đại được giới thiệu vào năm 1954 tại phòng thí nghiệm Bell ,  những tiến bộ về hiệu quả của pin mặt trời trong việc chuyển đổi ánh sáng thành điện năng và các kỹ thuật sản xuất hiện đại kết hợp với hiệu quả của quy mô đã dẫn đến sự phát triển quốc tế của quang điện .

Tính đến năm 2016, đèn LED chỉ sử dụng khoảng 10% năng lượng mà đèn sợi đốt yêu cầu.  Hiệu quả trong sản xuất đèn LED đã dẫn đến việc tăng cường áp dụng như một giải pháp thay thế cho đèn điện cũ hơn

Các thành phần

Cấu trúc hoàn chỉnh của đèn năng lượng mặt trời được thể hiện trong Hình 1. Hình 1

Tấm pin mặt trời

Hầu hết các tấm pin mặt trời được làm từ silicon đơn tinh thể, một vật liệu bán dẫn .  Một pin mặt trời có hai lớp silicon khác nhau. Lớp dưới có ít điện tử hơn và do đó có điện tích dương nhẹ do bản chất điện tích âm của các điện tử. Ngoài ra, lớp trên có nhiều electron hơn và mang điện tích hơi âm. Một rào cản tiềm năng được tạo ra giữa hai lớp này.

Khi dòng hạt ánh sáng gọi là photon đi vào, chúng sẽ nhường năng lượng cho các nguyên tử trong silicon. Nó thúc đẩy một điện tử từ liên kết cộng hóa trị đến mức năng lượng tiếp theo từ lớp trên xuống lớp dưới.  Sự thăng hạng này của một điện tử cho phép chuyển động tự do hơn bên trong tinh thể tạo ra dòng điện. Nhiều ánh sáng chiếu qua hơn, nhiều điện tử di chuyển xung quanh hơn, do đó có nhiều dòng điện chạy qua hơn. Quá trình này được gọi là quá trình quang điện và hiệu ứng quang điện.  Hệ thống quang điện chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng.

Các tấm pin mặt trời được làm từ các lớp vật liệu khác nhau, như bạn có thể thấy trong Hình 2, theo thứ tự kính, bao bọc, tế bào tinh thể, bao bọc, tấm sau, hộp nối và cuối cùng là khung. Lớp màng bọc này giúp ngăn chặn độ ẩm và các chất gây ô nhiễm có thể gây ra vấn đề.

Pin

Một pin thường được đặt bên trong một kim loại hoặc vỏ nhựa. Bên trong vỏ máy là các điện cực bao gồm cực âm và cực dương là nơi xảy ra các phản ứng hóa học. Một dải phân cách cũng tồn tại giữa cực âm và cực dương để ngăn các điện cực phản ứng với nhau đồng thời cho phép điện tích chuyển động tự do giữa hai cực. Cuối cùng, bộ thu dẫn điện từ pin ra bên ngoài.

Pin bên trong đèn năng lượng mặt trời thường sử dụng công nghệ điện phân gel với hiệu suất cao trong việc phóng điện sâu, để có thể sử dụng trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt.  Nó cũng có thể sử dụng axit-chì, hiđrua kim loại niken, niken cadimi hoặc liti.

Bộ phận này của đèn giúp tiết kiệm năng lượng từ tấm pin năng lượng mặt trời và cung cấp năng lượng khi cần thiết vào ban đêm khi không có năng lượng ánh sáng.

Nói chung, hiệu suất của quá trình chuyển đổi quang năng bị hạn chế vì những lý do vật lý. Khoảng 24% bức xạ mặt trời có bước sóng dài không bị hấp thụ. 33% là nhiệt bị mất ra môi trường xung quanh, và các tổn thất tiếp theo là khoảng 15-20%. Chỉ 23% được hấp thụ, có nghĩa là pin là một phần quan trọng của đèn năng lượng mặt trời.

Bộ điều khiển sạc

Phần này kiểm soát toàn bộ hệ thống làm việc để bảo vệ việc sạc pin. Nó đảm bảo, trong mọi trường hợp, kể cả điều kiện thời tiết khắc nghiệt với chênh lệch nhiệt độ lớn, pin không bị sạc quá mức hoặc xả quá mức và thậm chí còn làm hỏng pin.

Phần này cũng bao gồm các bộ phận bổ sung như bộ điều khiển ánh sáng, bộ điều khiển thời gian, âm thanh, bù nhiệt độ, bảo vệ chiếu sáng, bảo vệ phân cực ngược và công tắc chuyển AC đảm bảo các tải dự phòng nhạy hoạt động bình thường khi xảy ra sự cố mất điện.

Nguyên tắc làm việc

Hình 3 Đèn LED được sử dụng nhiều do hiệu suất phát sáng cao và tuổi thọ cao. Dưới sự điều khiển của bộ điều khiển sạc DC, điều khiển không tiếp xúc sẽ tự động bật đèn khi trời tối và tắt vào ban ngày. Đôi khi nó cũng kết hợp với bộ điều khiển thời gian để đặt thời gian rèm cho nó tự động bật và tắt đèn.

Như trong hình 3, chip bao gồm vi mạch (R), B-, B +, S- và S +. S + và S- đều được kết nối với các tấm pin mặt trời bằng dây, một trong số đó có điện tích cộng và điện tích trừ còn lại. B- và B + được gắn vào hai pin trong trường hợp này. Ánh sáng sẽ được hiển thị thông qua đèn LED khi tất cả chúng được kết nối.

Lợi ích

Đèn năng lượng mặt trời có thể dễ dàng hơn cho khách hàng trong việc lắp đặt và bảo trì vì chúng không yêu cầu cáp điện. Đèn năng lượng mặt trời có thể mang lại lợi ích cho chủ sở hữu với việc giảm chi phí bảo trì và chi phí hóa đơn tiền điện. Đèn năng lượng mặt trời cũng có thể được sử dụng ở những nơi không có lưới điện hoặc những vùng sâu vùng xa thiếu nguồn cung cấp điện đáng tin cậy. Có rất nhiều câu chuyện về những người bị bệnh phổi, suy giảm mắt, bỏng và thậm chí đôi khi tử vong chỉ đơn giản vì họ không có một giải pháp thay thế lành mạnh cho ánh sáng vào ban đêm. Phụ nữ cảm thấy không an toàn khi đi vệ sinh bên ngoài sau khi trời tối. Trẻ sơ sinh được các nữ hộ sinh đỡ đẻ chỉ bằng một ngọn nến, và học sinh không thể học khi mặt trời lặn vì thiếu ánh sáng, dẫn đến nạn mù chữ gia tăng và nghèo đói vĩnh viễn. Đây là những thực tế cho hơn 1 tỷ người trên toàn cầu. Thiếu ánh sáng tương đương với tình trạng nghèo đói tiếp tục diễn ra trên khắp thế giới.  Trong đèn năng lượng mặt trời, nó chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện, tức là nó rất tiện lợi cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Sản lượng năng lượng mặt trời bị giới hạn bởi thời tiết và có thể kém hiệu quả hơn nếu trời nhiều mây, ẩm ướt hoặc mùa đông.

Các hộ gia đình chuyển sang sử dụng đèn năng lượng mặt trời từ đèn dầu cũng có nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe do phát thải dầu hỏa. Dầu hỏa thường có những tác động tiêu cực đến phổi của con người.

Việc sử dụng năng lượng mặt trời giảm thiểu ô nhiễm tạo ra trong nhà, nơi dầu hỏa có liên quan đến các trường hợp vấn đề sức khỏe. Tuy nhiên, các tấm quang điện được làm từ silicon và các kim loại độc hại khác bao gồm cả chì có thể khó thải bỏ .

Việc sử dụng đèn năng lượng mặt trời giúp cải thiện giáo dục cho học sinh sống trong các hộ gia đình không có điện. Khi tổ chức phi lợi nhuận Unite to Light tặng đèn năng lượng mặt trời cho các trường học ở vùng hẻo lánh Kwa Zulu Natal ở Nam Phi, điểm kiểm tra và tỷ lệ đậu đã cải thiện hơn 30%. Ánh sáng giúp học sinh có thêm thời gian học bài sau khi trời tối.

Một nghiên cứu thử nghiệm năm 2017 tại các khu vực không được phủ điện ở phía bắc Bangladesh cho thấy việc sử dụng đèn lồng năng lượng mặt trời làm giảm tổng chi tiêu của hộ gia đình, tăng giờ học ở nhà của trẻ em và tăng tỷ lệ đi học. Tuy nhiên, nó đã không cải thiện thành tích giáo dục của trẻ em ở bất kỳ mức độ nào.

Sử dụng

Đèn đường năng lượng mặt trời [ sửa nguồn ]

Bài chi tiết: Đèn đường năng lượng mặt trời

Những đèn này cung cấp một cách thuận tiện và tiết kiệm chi phí để thắp sáng đường phố vào ban đêm mà không cần lưới điện xoay chiều cho người đi bộ và người lái xe. Chúng có thể có các tấm pin riêng cho từng đèn của hệ thống, hoặc có thể có một tấm pin mặt trời trung tâm lớn và ngân hàng pin để cung cấp năng lượng cho nhiều đèn. Đèn LED năng lượng mặt trời

Nông thôn

Ở vùng nông thôn Ấn Độ, đèn năng lượng mặt trời, thường được gọi là đèn năng lượng mặt trời, sử dụng đèn LED hoặc đèn CFL, đang được sử dụng để thay thế đèn dầu và các loại đèn chiếu sáng thay thế rẻ tiền khác. Đặc biệt là ở những khu vực khó tiếp cận điện năng, đèn năng lượng mặt trời rất hữu ích và nó còn cải thiện chất lượng cuộc sống.