Đèn sử dụng năng lượng mặt trời là gì?

09-11-2020 15:41:46
605

Đèn năng lượng mặt trời còn được gọi là đèn tích hợp pin mặt trời, đèn LED năng lượng mặt trời, đèn điện mặt trời…là một thiết bị chiếu sáng bao gồm các bóng LED, tấm pin năng lượng mặt trời, ắc quy lưu trữ điện (tích hợp bên trong). Đèn vận hành vào ban đêm nhờ nguồn điện từ ắc quy, ắc quy được sạc đầy thông quan tấm pin mặt trời khi có ánh nắng mặt trời chiếu vào.

Mục lục

Đèn chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời thường có chi phí mua ban đầu đắt hơn các loại đèn thông thường như đèn điện, đèn đầu…tuy nhiên chi phí vận hành của đèn năng lượng mặt trời là rẻ nhất thậm chí là bằng 0. Khác với đèn điện phải sử dụng điện lưới, đèn dầu cần phải có dầu lửa thì đèn LED năng lượng mặt trời lại phát sáng hoàn toàn dựa vào nguồn tái tạo tự nhiên đó là ánh sáng mặt trời. Chúng được biết đến là những thiết bị chiếu sáng thân thiện với môi trường nhất, tuy nhiên chúng vẫn có “điểm yếu" đó là giá cao (như đã nói trên) và phụ thuộc vào thời tiết (trời mưa và nhiều mấy sẽ làm hạn chế khả năng hấp thụ nắng của pin mặt trời).
Đèn năng lượng mặt trời đặc biệt hiệu quả khi sử dụng tại các vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa nơi có lưới điện không ổn định hoặc không có lưới điện. Ở các đoạn đường đèo rất nguy hiểm vào buổi tối tại Tây Nguyên, cũng được ứng dụng những chiếc đèn đường năng lượng mặt trời để cung cấp ánh sáng đảm bảo an toàn cho các lái xe ban đêm.

Lịch sử hình thành đèn LED năng lượng mặt trời

Kể từ khi pin năng lượng mặt trời 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 cũng như các kỹ thuật sản xuất hiện đại được kết hợp đã phát triển ra các loại đèn năng lượng mặt trời hoạt động cực kỳ hiệu quả và mang tính thẩm mỹ cao. Các loại tấm pin mặt trời được sử dụng cho đèn năng lượng mặt trời thường là silicon đơn tinh thể (Mono) hoặc silicon đa tinh thể (Poly), một số loại đèn nhỏ gọn (thường là đèn trang trí) sẽ sử dụng pin mặt trời màng mỏng để tối ưu kích thước.

Tính đến năm 2016, đèn LED chỉ sử dụng khoảng 10% năng lượng mà một bóng đèn sợi đốt yêu cầu. Chính vì hiệu quả cực tốt này mà phần lớn các loại đèn năng lượng mặt trời đều sử dụng bóng LED.

Thành phần cấu tạo

1. Thiết bị chiếu sáng

Như đã nói ở trên hầu hết các loại đèn tích hợp pin năng lượng mặt trời đều sử dụng loại bóng LED để làm nguồn sáng. Vì nhiều ưu điểm có thể kể đến của đèn LED như:

Tiết kiệm tối ưu mức tiêu thụ năng lượng.
Tỏa nhiệt thấp, thân thiện với môi trường và cây cối xung quanh.
Tuổi thọ cực kỳ dài.
Nguồn sáng phát ra ổn định, không gây hại cho mắt.

2. Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel)

Phần lớn các tế bào quang điện (solar cells) đều được làm bằng silicon tinh thể, một loại vật liệu bán dẫn. Một tế bào quang điện sẽ gồm có 2 lớp silicon khác nhau. Lớp bên dưới có ít electron hơn và vì vậy nó sẽ mang điện tích dương (+), lớp trên nhiều electron hơn và mang điện tích âm (-), và từ đó một điện thế được tạo ra giữa 2 lớp này.

Khi dòng ánh sáng mặt trời (còn gọi là các hạt photon) “đáp" xuống bề mặt pin quang điện, chúng sẽ “trao" năng lượng cho các nguyên tử trong lớp silicon. Nó thúc đẩy một electron từ lớp trên xuống lớp dưới. Sự thúc đẩy này làm cho electron chuyển động tự do và tạo ra dòng điện. Càng nhiều ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt tấm pin thì sẽ có càng nhiều electron di chuyện tự do và quá trình quang-điện sẽ càng hiệu quả hơn.

Các tế bào chuyển đổi quang điện sau đó sẽ được đóng gói thành một tấm lớn bằng cách ốp mặt kính, bọc khung nhôm gọi là tấm pin năng lượng mặt trời (thường là khoảng 36 – 72 cells).

3. Ắc quy (pin lưu trữ điện)

Pin lưu trữ thường được đặt trong vỏ kim loại hoặc nhựa. Bên trong phần vỏ là các điện cực âm và 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 2 cực. Cuối cùng là bộ thu dẫn điện từ pin ra bên ngoài để sử dụng.

Pin lưu trữ bên trong đèn năng lượng mặt trời thường là loại sử dụng công nghệ điện phân gel với hiệu suất cao về khả năng xả sâu, để có thể sử dụng tốt trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt. Ngoài ra còn có thể các loại như Lithium-ion (khá phổ biến trong các loại đèn NLMT cao cấp), axit chì, niken cadimi…

Bộ phận này của đèn năng lượng mặt trời là không thể thiếu, nó giúp lưu trữ điện được tạo ra từ tấm pin vào ban ngày và cung cấp nguồn điện đó cho đèn phát sáng vào ban đêm. Có thể nói nếu không có pin lưu trữ thì đèn năng lượng mặt trời gần như “vô dụng".

Xem thêm: Phụ kiện lắp đặt điện năng lượng mặt trời

Lợi ích:

Dưới dây là những lợi ích của đèn năng lượng mặt trời:

Đèn ứng dụng năng lượng mặt trời sẽ dễ dàng hơn rất nhiều đối với người dùng trong việc lắp đặt, bố trí cũng như bảo trì vì chúng không yêu cầu bất cứ đoạn dây điện nối lưới nào.
Đèn điện năng lượng mặt trời có thể mang lại nhiều lợi ích cho chủ nhà với việc giảm đáng kể chí phí bảo trì và tiết kiếm tối đa hoa đơn điện cho việc chiếu sáng không gian ngoài trời (tiết kiệm lên đến 100% tiền điện).
Đèn chạy bằng điện mặt trời cực kỳ cần thiết cho những nơi vùng sâu vùng xa không có lưới điện hoặc những nơi có nguồn điện không ổn định. Điều này khắc phục được rất nhiều vấn đề bất cập như phụ nữ trẻ em sẽ cảm thấy an toàn hơn khi ra ngoài vào buổi tối, giao thông chắc chắn cũng sẽ an toàn hơn khi màn đêm buông xuống, việc thiếu ánh sáng buổi tối cũng ảnh hưởng đến thời gian lao động của người dân và dẫn đến nhiều hệ lụy về phát triển kinh tế.
Cực kỳ thân thiện với môi trường: Khác với đèn dầu thải ra rất nhiều khí CO2, đèn điện thông thường suy cho cùng cũng liên quan đến khí CO2 khi mà phần lớn điện lưới được tạo ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Mặt khác, đèn LED năng lượng mặt trời vận hành dựa trên nguồn năng lượng hoàn toàn sạch từ ánh sáng mặt trời.

Phân loại

Cùng với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu của người tiêu dùng, đèn LED năng lượng mặt trời có rất nhiều mẫu mã phục vụ cho nhiều mục đích chiếu sáng và trang trí khác nhau. Có thể kể đến một số loại phổ biến như: