Đề Tài Tốt Nghiệp: Ứng Dụng Xử Lý Ảnh Định Hướng Pin Mặt Trời

Chuyên khảo phân tích Ứng dụng xử lý ảnh định hướng pin mặt trời, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Đề tài: Ứng Dụng Xử Lý Ảnh Định Hướng Pin Mặt Trời Trong Kỹ Thuật Điện - Điện Tử

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Giới hạn đề tài
• 1.5. Tình hình nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Pin mặt trời
• 2.2. Nguyên lý làm việc
• 2.3. Đặc tính làm việc của pin mặt trời
• 2.4. Mạch điều khiển động cơ bước
• 2.4.1. Vi điều khiển
• 2.4.2. Vi điều khiển PIC16F887
• 2.4.3. Ngắt của PIC16F887
• 2.4.4. Điều khiển thu phát dữ liệu (UART)
• 2.4.5. Phần ADC của PIC16F887
• 2.4.6. Hiển thị LCD
• 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 3.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.2. Thiết kế và chế tạo kết cấu cơ khí
• 3.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của thiết kế cơ khí
• 3.2.2. Các chi tiết cơ khí
• 3.2.3. Thông số kỹ thuật các chi tiết chính
• 3.2.4. Các chi tiết sau khi gia công và lắp ráp
• 3.3. Thiết kế mạch điều khiển và công suất
• 3.3.1. Tổng quan phần cứng
• 3.3.2. Mạch điều khiển
• 3.3.3. Mạch công suất
• 4. CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
• 4.1. Yêu cầu đặt ra
• 4.2. Thuật toán điều khiển trên MATLAB
• 4.2.1. Giới thiệu phần mềm
• 4.2.2. Quá trình xử lý ảnh trên MATLAB của hệ thống
• 4.3. Thuật toán điều khiển trên vi điều khiển
• 4.4. Giao diện điều khiển
• 4.5. Các chế độ điều khiển
• 4.5.1. Chế độ tự động
• 4.5.2. Chế độ điều khiển bằng tay
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết quả nghiên cứu
• 5.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giải pháp xử lý ảnh định hướng pin mặt trời là gì

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, việc khai thác hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo là ưu tiên hàng đầu. Hệ thống điện mặt trời, dù phổ biến, vẫn đối mặt với thách thức về hiệu suất do các tấm pin thường được lắp đặt cố định. Bài viết này giới thiệu một giải pháp đột phá: Ứng dụng xử lý ảnh định hướng pin mặt trời, một phương pháp tiên tiến trong ngành kỹ thuật điện - điện tử nhằm tối đa hóa sản lượng điện. Công nghệ này sử dụng thị giác máy tính trong năng lượng mặt trời để tự động điều chỉnh hướng của tấm pin quang điện, đảm bảo chúng luôn nhận được lượng bức xạ lớn nhất. Đây được xem là bước tiến quan trọng so với các phương pháp truyền thống, hứa hẹn nâng cao hiệu quả và tính bền vững của các dự án năng lượng sạch.

1.1. Tầm quan trọng của việc tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời

Hiệu suất của một tấm pin quang điện phụ thuộc trực tiếp vào góc tới của bức xạ mặt trời. Khi các tia sáng chiếu vuông góc với bề mặt tấm pin, công suất phát điện đạt mức cực đại. Tuy nhiên, do Trái Đất tự quay, vị trí của mặt trời trên bầu trời liên tục thay đổi trong ngày và theo mùa. Một hệ thống cố định chỉ đạt hiệu suất đỉnh trong một khoảng thời gian ngắn. Do đó, việc tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời thông qua các hệ thống định hướng tự động là cực kỳ cần thiết. Theo các nghiên cứu, một hệ thống định hướng hai trục có thể tăng sản lượng năng lượng lên tới 37% so với hệ thống cố định. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí đầu tư trên mỗi kWh sản xuất mà còn đóng góp vào việc đảm bảo an ninh năng lượng và giảm phát thải carbon.

1.2. Giới thiệu công nghệ thị giác máy tính trong năng lượng tái tạo

Thị giác máy tính trong năng lượng mặt trời là một lĩnh vực ứng dụng công nghệ xử lý ảnh để giải quyết các bài toán trong ngành. Thay vì dùng cảm biến vật lý, hệ thống sử dụng một cảm biến hình ảnh (ví dụ: webcam) để ghi lại hình ảnh bầu trời. Dữ liệu hình ảnh này sau đó được phân tích bằng các thuật toán xử lý ảnh để nhận dạng vị trí mặt trời một cách chính xác. Phương pháp này cho phép hệ thống phản ứng linh hoạt với các điều kiện thực tế, kể cả khi trời có mây che phủ một phần. Sự kết hợp giữa xử lý ảnh và hệ thống nhúng đã mở ra một hướng đi mới cho việc tự động hóa hệ thống điện mặt trời, giúp chúng trở nên thông minh và hiệu quả hơn.

II. Thách thức của giàn pin cố định và phương pháp truyền thống

Mặc dù việc lắp đặt các giàn pin mặt trời cố định có chi phí ban đầu thấp hơn, chúng lại bộc lộ nhiều hạn chế về hiệu năng lâu dài. Sự sụt giảm sản lượng điện khi góc chiếu không tối ưu là một vấn đề cố hữu. Để khắc phục, các phương pháp định hướng truyền thống đã ra đời, chủ yếu dựa vào cảm biến quang trở (LDR) hoặc hệ thống hẹn giờ theo chu kỳ thiên văn. Tuy nhiên, các giải pháp này vẫn tồn tại những nhược điểm đáng kể về độ chính xác và khả năng thích ứng, thôi thúc sự ra đời của một phương pháp vượt trội hơn. Phân tích sâu hơn về những thách thức này sẽ làm rõ lý do tại sao solar tracker bằng xử lý ảnh trở thành một giải pháp ưu việt.

2.1. Phân tích nhược điểm của hệ thống pin mặt trời cố định

Hệ thống pin mặt trời cố định được thiết kế với một góc nghiêng và hướng không đổi, thường được tính toán để tối ưu cho một mùa hoặc cả năm. Điều này dẫn đến sự lãng phí tài nguyên năng lượng đáng kể vào các thời điểm khác trong ngày, khi mặt trời không ở vị trí lý tưởng. Hiệu suất của tấm pin quang điện giảm mạnh khi góc chiếu lệch khỏi phương vuông góc. Hơn nữa, các yếu tố như vị trí địa lý, sự thay đổi theo mùa và thời gian trong ngày đều ảnh hưởng lớn đến tổng sản lượng. Việc không thể tự động điều chỉnh để bám theo quỹ đạo mặt trời là rào cản lớn nhất trong việc khai thác tối đa tiềm năng của năng lượng tái tạo.

2.2. So sánh phương pháp xử lý ảnh với cảm biến quang trở LDR

Các hệ thống theo dõi mặt trời truyền thống thường sử dụng cảm biến quang trở (LDR) để so sánh cường độ sáng từ các hướng khác nhau. Tuy nhiên, phương pháp này có nhiều hạn chế. Tài liệu nghiên cứu gốc chỉ ra các vấn đề của hệ thống dùng quang trở bao gồm: thời gian đáp ứng chậm, dễ bị nhiễu bởi nhiệt độ môi trường và điều khiển kém chính xác. Ngược lại, hệ thống theo dõi mặt trời bằng xử lý ảnh mang lại độ chính xác vượt trội. Bằng cách phân tích toàn bộ khung hình, hệ thống có thể định vị mặt trời chính xác ngay cả trong điều kiện ánh sáng khuếch tán hoặc mây mỏng. Tốc độ xử lý nhanh của máy tính giúp hệ thống đáp ứng tức thời, đảm bảo việc điều khiển giàn pin mặt trời luôn ở trạng thái tối ưu.

III. Hướng dẫn thiết kế phần cứng hệ thống theo dõi mặt trời

Để xây dựng một hệ thống solar tracker bằng xử lý ảnh hiệu quả, việc thiết kế và lựa chọn phần cứng đóng vai trò nền tảng. Một mô hình hoàn chỉnh là sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ khí, điện tử và hệ thống điều khiển. Từ khung đỡ cơ khí cho phép xoay hai trục, lựa chọn động cơ bước phù hợp, cho đến thiết kế mạch điều khiển động cơ và giao tiếp với máy tính, tất cả các thành phần đều cần được tính toán kỹ lưỡng. Đề tài nghiên cứu đã xây dựng thành công một mô hình vật lý, chứng minh tính khả thi của việc tích hợp các linh kiện điện tử phổ thông để tạo ra một hệ thống tự động hóa tiên tiến.

3.1. Cấu trúc cơ khí và động cơ cho giàn pin xoay 2 trục

Mô hình cơ khí được thiết kế để có thể thực hiện hai chuyển động quay độc lập quanh trục đứng (phương vị) và trục ngang (góc ngẩng), mô phỏng hệ tọa độ Đề-các. Hệ thống truyền động sử dụng bộ truyền bánh răng và đai răng để đảm bảo độ chính xác và giảm thiểu sai số. Động cơ được lựa chọn là động cơ bước đơn cực, với ưu điểm điều khiển vị trí chính xác theo từng bước góc nhỏ (1.8 độ mỗi bước). Trong dự án này, chế độ điều khiển nửa bước (half-step) được áp dụng để tăng độ phân giải chuyển động lên 0.9 độ, giúp việc điều khiển giàn pin mặt trời trở nên mượt mà và chính xác hơn.

3.2. Thiết kế mạch điều khiển trung tâm với vi điều khiển PIC

Trung tâm của hệ thống là mạch điều khiển sử dụng vi điều khiển trong hệ thống điện, cụ thể là PIC16F887. Mạch này có nhiệm vụ nhận lệnh từ máy tính thông qua giao tiếp UART, sau đó xuất tín hiệu điều khiển đến mạch công suất để vận hành hai động cơ bước. Vi điều khiển PIC16F887 được chọn vì tích hợp sẵn các module cần thiết như ADC (để đo điện áp pin) và UART, đồng thời khá phổ biến và dễ lập trình. Mạch công suất sử dụng các MOSFET IRF540 để khuếch đại dòng, đủ sức cung cấp cho các cuộn dây của động cơ. Việc lập trình Raspberry Pi hoặc các vi điều khiển tương tự cũng là một lựa chọn khả thi cho các dự án tương lai.

IV. Phương pháp xử lý ảnh định vị mặt trời bằng MATLAB

Phần mềm là linh hồn của hệ thống, quyết định độ chính xác và tính tự động của toàn bộ quá trình. Nghiên cứu này sử dụng MATLAB Simulink solar tracking làm nền tảng để phát triển thuật toán. Quy trình bắt đầu bằng việc thu nhận hình ảnh từ webcam, sau đó áp dụng một chuỗi các bước xử lý để xác định tọa độ trọng tâm của mặt trời. Dựa trên sự chênh lệch giữa tọa độ này và tâm khung hình, hệ thống sẽ tính toán và gửi lệnh điều khiển tương ứng đến vi điều khiển, tạo thành một vòng lặp điều khiển kín thông minh và hiệu quả.

4.1. Quy trình thu nhận và tiền xử lý ảnh từ cảm biến hình ảnh

Hệ thống sử dụng một webcam làm cảm biến hình ảnh để chụp ảnh bầu trời với độ phân giải 160x120 pixel. Ảnh màu thu được ban đầu (định dạng RGB) sẽ được chuyển đổi sang ảnh xám (grayscale) để đơn giản hóa quá trình tính toán. Bước tiếp theo và quan trọng nhất là chuyển đổi ảnh xám thành ảnh nhị phân (đen-trắng) bằng cách áp dụng một ngưỡng sáng. Trong ảnh nhị phân, các pixel thuộc về mặt trời sẽ có giá trị '1' (màu trắng), còn lại là '0' (màu đen). Quá trình này giúp cô lập vùng ảnh chứa mặt trời, tạo điều kiện thuận lợi cho bước phân tích hình ảnh bầu trời tiếp theo. Các công cụ xử lý ảnh mạnh mẽ như OpenCV cho kỹ thuật điện hoặc Python trong xử lý ảnh cũng có thể được sử dụng cho tác vụ này.

4.2. Thuật toán xác định tọa độ tâm mặt trời trên nền tảng MATLAB

Sau khi có ảnh nhị phân, thuật toán xử lý ảnh trong MATLAB sẽ tìm vùng màu trắng lớn nhất (đại diện cho mặt trời) và tính toán tọa độ trọng tâm (centroid) của vùng này. Tọa độ (X, Y) của trọng tâm chính là vị trí của mặt trời trong khung hình. Mục tiêu của hệ thống là điều khiển động cơ để di chuyển tọa độ này về tâm của ảnh, tức là điểm (80, 60) với độ phân giải 160x120. Bằng cách liên tục so sánh tọa độ hiện tại của mặt trời với tọa độ đích, thuật toán có thể xác định chính xác hướng và số bước cần quay cho mỗi động cơ. Đây là cốt lõi của việc nhận dạng vị trí mặt trời.

V. Phân tích kết quả thực nghiệm và hiệu quả ứng dụng

Việc xây dựng thành công mô hình vật lý và phần mềm điều khiển cho phép tiến hành các thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu quả. Kết quả từ đề tài nghiên cứu cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng đúng các yêu cầu thiết kế. Mô hình có khả năng tự động bám theo mặt trời một cách chính xác, góp phần đáng kể vào việc nâng cao sản lượng điện. Giao diện điều khiển trên máy tính được thiết kế thân thiện, cho phép người dùng dễ dàng vận hành và theo dõi các thông số. Những kết quả này khẳng định tính khả thi và tiềm năng ứng dụng rộng rãi của phương pháp ứng dụng xử lý ảnh định hướng pin mặt trời.

5.1. Xây dựng mô hình thực tế và giao diện điều khiển trên máy tính

Mô hình được chế tạo chắc chắn, các chi tiết cơ khí và mạch điện tử được lắp ráp hoàn chỉnh. Hệ thống đã chạy đúng theo thuật toán đã lập trình, thực hiện việc điều khiển giàn pin mặt trời bám theo nguồn sáng. Giao diện điều khiển được xây dựng trên MATLAB, cung cấp đầy đủ chức năng: hiển thị hình ảnh từ webcam, tọa độ tâm mặt trời, điện áp pin và các nút điều khiển chế độ tự động hoặc bằng tay. Giao diện này không chỉ giúp vận hành mà còn là một công cụ trực quan để theo dõi và đánh giá hiệu quả của hệ thống theo dõi mặt trời.

5.2. Đánh giá độ chính xác và tiềm năng thu năng lượng của mô hình

Qua thực nghiệm, hệ thống cho thấy khả năng định vị mặt trời với sai số thấp, giữ cho tâm mặt trời luôn nằm trong một vùng cho phép quanh tâm khung hình (ví dụ: X trong khoảng 75-85 và Y trong khoảng 55-65). Độ chính xác này đảm bảo tấm pin luôn hướng gần như vuông góc với tia sáng, giúp tối ưu hóa hiệu suất pin mặt trời. Mặc dù nghiên cứu ghi nhận một vài sai số nhỏ trong việc đo điện áp, về cơ bản, mô hình đã chứng minh được sự vượt trội về mặt hiệu năng so với hệ thống cố định. Kết quả này là một minh chứng mạnh mẽ cho giá trị thực tiễn của đề tài trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

VI. Tương lai và hướng phát triển cho hệ thống solar tracker

Phương pháp ứng dụng xử lý ảnh định hướng pin mặt trời đã mở ra nhiều tiềm năng mới, nhưng công nghệ vẫn còn không gian để phát triển và hoàn thiện. Việc tích hợp các công nghệ tiên tiến hơn như trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp hệ thống trở nên thông minh và hiệu quả hơn nữa. Mở rộng quy mô từ mô hình nghiên cứu sang các ứng dụng thực tế trong dân dụng và công nghiệp là hướng đi tất yếu. Sự phát triển của các nền tảng hệ thống nhúng mạnh mẽ hơn như Raspberry Pi cũng sẽ góp phần giảm chi phí và tăng tính linh hoạt cho các thế hệ solar tracker tiếp theo.

6.1. Khả năng tích hợp Trí tuệ nhân tạo AI và Học máy ML

Một hướng phát triển đầy hứa hẹn là tích hợp AI và học máy vào thuật toán xử lý ảnh. Thay vì chỉ phản ứng với vị trí hiện tại, hệ thống có thể học và dự đoán quỹ đạo của mặt trời dựa trên dữ liệu lịch sử, thời gian và điều kiện thời tiết. Ví dụ, một mô hình học máy có thể dự đoán vị trí mặt trời ngay cả khi bị mây che hoàn toàn trong thời gian dài, giúp động cơ di chuyển đón đầu thay vì phải chờ đợi. Điều này sẽ giúp tiết kiệm năng lượng vận hành và tăng cường độ ổn định cho hệ thống theo dõi mặt trời.

6.2. Tiềm năng ứng dụng hệ thống trong dân dụng và công nghiệp

Với chi phí linh kiện điện tử ngày càng giảm, việc triển khai các hệ thống solar tracker bằng xử lý ảnh ở quy mô lớn trở nên khả thi hơn. Trong lĩnh vực dân dụng, các hệ thống điện mặt trời áp mái có thể được trang bị cơ cấu xoay thông minh để tối đa hóa sản lượng điện cho hộ gia đình. Trong công nghiệp, các trang trại điện mặt trời quy mô lớn có thể ứng dụng công nghệ này để tăng hiệu suất tổng thể, rút ngắn thời gian hoàn vốn và nâng cao hiệu quả kinh tế. Tự động hóa hệ thống điện mặt trời bằng thị giác máy tính chắc chắn sẽ là một xu hướng quan trọng trong tương lai của ngành năng lượng tái tạo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng mặt trời đã và đang được cả thế giới quan tâm nghiên cứu và sử dụng. Trên thế giới, các nước phát triển đã có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và trong công nghiệp để thu được các nguồn năng lượng này. Với ưu điểm là sẵn có, đồi đào, là nguồn nâng lượng sạch, thân thiện với môi trường, năng lượng mặt trời đang là gui pháp thay thể co các nguồn nắng lượng khác đang ngày cạn kiệt tiên Trái ĐẤU. Tại các nước dang phat wién, trong đó có Việt Nam việc sử dụng năng hượng mặt tri đã được quan tầm và khích lệ, tuy nhiên sửa ¡ø ứng dụng còn rất hạn chế.

Với nhàng muốn đưa những ứng dụng sử dụng nán, mặt trời ở Việt Nam được phả biện và phát triển hơn nữa, đem những kiến thức 4£ học được áp dụng vào. thực tẻ sản xuất, vì vậy nhóm sinh viên chúng em 42 thy n đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thông định hướng pin mặt trời”.2 Ly do chon dé tai Nhu cầu về năng lượng của con người trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng tăng. Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá. dầu mỏ, khí thiên nhiên và thủy điện đều có hạn, khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng.

Con người cần tìm ra các nguồn năng lượng mới. Cùng với năng lượng gió, thủy triều, năng lượng mặt trời là hướng phát triển năng lượng quan trọng trong tương lai. Hiện nay hệ thống pin mặt trời thường được lắp cố định, do đó pin chỉ đạt hiệu suất lớn nhất khi ánh sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng của tắm pin. Các vùng khác, hiệu suất của tắm pin mặt trời sẽ giảm.

Để nâng cao hiệu suất của pin mặt trời, cần một hệ thống cảm biến xác định hướng chiếu của ánh sáng mặt trời, từ đó điều khiển cho mặt phẳng của tắm pin hướng vuông góc với ánh sáng mặt trời. Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS.Võ Minh Huân ¬—ễễ ——ẽẼẽẽỀỀỀẽỀằỐẶằỀẪằỀ Về mặt khách quan: hiệu năng của tấm pin mặt trời là khác nhau tùy vào: s* Mùa vụ. s* Phụ thuộc vào sự thay đổi của cường độ sáng. 'Về mặt chủ quan: hiệu năng đó phụ thuộc vào: $ Chất liệu bán dẫn cấu tạo nên s* Vị trí đặt pin mặt trời s#' Góc nghiêng khi đặt tắm pin $#® Thời gi gian chiều sắngụ trong ngảy: sáng, fs trưa, chiều.

Mục đích của đề tài này là tự động hóa quá trình điều khiển định hướng hệ thống pin mật trời đạt hiệu xuất cao nhất, thụ được nhiều náng lượng sạch từ mặt trời. Cổ nhiều phuảng pháp định hướng pin mật trời: sử dụng quang điện trở, MPPT (tim điểm cả công suất cực đạO, định hướng theo thời gian th lý ảnh. Trong các phường pháp này, chủng em chọn phương pháp xử lý anh + ng ưu điểm: ® Hộ chính xác cao, * Dap ứng nhanh. $® Hệ thống được điều khiển dễ dàng qua giao điện trên m s* Mang tính tự động hóa cao, 1.3 Đối tượng nghiên cứu Sản phẩm làm ra là sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và triển khai thực tế trên cơ sở làm việc theo nhóm.

Đề tài là sự kết hợp giữa cơ khí- điện tử- tin học, thiết kế kết cấu cơ khí, chọn động cơ và thiết kế chế tạo mạch điều khiển, xây dựng phần mềm điều khiển và lập trình. Với mục tiêu thiết kế và chế tạo hệ định hướng pin mặt trời nhưng do điều kiện thời gian, kinh phí có hạn đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi sau: +* Mô hình hóa hệ thống định hướng pin mặt trời dùng cho học tập và nghiên cứu. + Động cơ dẫn động cơ khí là động cơ bước. + Str dung phan mềm Matlab để xử lý ảnh, phần mềm điều khiẻn trên máy tính.

+* Độ rọi của nguồn sáng xử lý giới hạn. Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS.Vð Minh Huân ———————————ễễễễễễ 1.4 Giới hạn để tài ++ Nâng cao hiệu suất chuyển đôi của tắm pin thông qua việc điều khiển vị trí tắm pin ** Luôn vuông góc với tia sáng mặt trời chiếu tới. s* Nâng cao độ chính xác của hệ thông với phần mềm Matlab và xử lý ảnh chụp của mặt trời thông qua Webcam. $* Thiết kế, chế tạo, mô phỏng hoàn chính hệ thống điều khiển định hướng pin mat trời 1.5 Tình hình nghiền cứu Ehục tế thể pin hiện này, đã có nhiều nơi, nhiêu công ty đã nguyên cứu và lắp đất thành công vấn đẻ này, Nhưng giá thánh cón cao vá rất khó ứng dụng rông rãi trang (ÂN dụng Hình 1.1 Trục xoay ứng dựng ngoài thực tế Đề tài này đã được nhóm nghiên cứu và thi công lắp đặt thành công với giá thành rẻ hơn các linh kiện điện tử đơn giản, rẻ tiền.

Qua đỏ, nhóm đã làm chủ công nghệ cách thức chế tạo và điều khiển được hệ thống. Luận văn tỗt nghiệp GVHD:TS. Võ Minh Huân Mav ooh Hình 1.2 Hệ thống trong đề tài của nhóm Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS.6 Ý nghĩa thực tiễn Axis ofRotation Hour angle w m— ‘xis of Rotation ° z > Dedination angle5 64 / ‘ Án fy/ / ’ #⁄ ` / N 4 / S ——¿ \ § W Hình 1.3 /!£ (hồng định hướng hai trục *_ Định hướng theo 4 hướng Bắc Nam, Đông,Tây. Hiệu suất tăng 37%.

sloth fj} fod | 3 600 7000 800900100011 001200 100 200 300 400 500 600 700 800. AM AM AM AM AM AM AM PM PM PM PM PM PM PM PM Time Hình 1.4 Năng lượng mặt trời thu được sau hiệu chinh (dudng xanh lá) so với trước "hiệu chỉnh (đường xanh dương) Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS. Võ Minh Huân —————————ễ CHUONG 2: CO SO LY THUYET 2. Pin mặt trời Pin mặt trời còn gọi là pin quang điện là thiết bị được cấu tạo từ vật liệu bán dẫn có khả năng chuyên đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng thành điện năng.

Loại pin mặt trời thông dụng nhất hiện nay là loại sử dụng Silic tinh thé, Tinh thé Silic tỉnh khiết là chất bản dẫn điện rất kém vỉ các điện tử bị giam giữ bởi liên kết mạng, không có điện tử tự do Pín quang điện không phát cát gÍ khác chính là một điết bán dẫn có diện tích bề mặt tông và có lớit N cực mong để ánh sáng có thê truyền qua. Khi chiếu ánh sáng vào pin quang điện một phản vẽ bị phản xa (do d6 wen bé mat pin quang điện có một lớp chẳng phản xạ } và một phần bị hấp thụ khi ưuyên qua lớp N. Một phần may mắn hon đến đuợi lại chuyên tiếp, nơi có các cặp e và lỗ trồng z⁄zn trang điện trường của bề mặt puới han pen, Với các bước sóng thích hợp sẽ truyền cho £ mớt năng lượng đủ lớn dé bát khỏi liền kết, Sẽ không thể có chuyện gì nêu không có điện trưởng nhỏ tạo bởi tạp chuyên tiếp, Đỏ là lí đo giải thích vì sao nếu ta chiéu anh sag vao mot vat ban din thì không thẻ sinh ra dòng điện.1 Tôn tại điện trường giữa hai lớp tiếp giáp P-N A. Bán dẫn loại p Nhung cặp e và lỗ trồng này nằm trong tác dụng của điện trường do đó e sẽ bị kéo về phía bán dẫn loại n còn lỗ trống bị kéo về phía bán dẫn loại p.

Kết quả là nếu ta nói hai cực vào hai phần bán dẫn loại n và p sẽ đo được một hiệu điện thế. Giá trị hiệu điện thế nảy phụ thuộc vào bản chất của chất làm bán dẫn và tạp chấp được hắp phụ. Với Sỉ (B;P) thì giá trị này ở khoảng 0,6V. “=——ễễễỄễễễễễễễễễ 6 Luận văn tỐt nghiệp GVHD:TS.

Võ Minh Huân ————ễ—ễễ 2. Cấu tạo Hình 2.2 Cầu fqo tông thẻ pin mặt trời 4 ? Mot tin pìn mặt trời điển hình có những thánh phần chính sau đây: A. lip bio ve Wh hein eat €- lời chẳng phản quang. D lopn E lopp E: lớp để bảo vệ 2.

Nguyên lý làm việc in la ec ou Rte eth bine — — Hinh 2.3 Nguyén ly hoat động của pin mặt trời Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS.Võ Minh Huân ————ỄP£Ề>Ề£Ễ£Ƒ£ŠỄ£>£®£®£®£ŠỄ E bY El Hình 2.4 H¢ thong 2 mức năng lượng El < E2 Bình thường điện tứ chiếm mức náng lượng thấp E1. Khi được năng lượng mặt trời chiếu sáng. các lượng tử ảnh sáng mang náng lượng (photon) bị điện tử hấp thụ và chuyển lên mite nàng lượng L2 Phương Đình cân bằng, dyed? bt Tong dish hangs sd plank v- vận tộc ánh sáng, Nguyên lí hoạt động của pin mật trời chính là hiện tượng 4z4zz điện xây ra trên lớp tiep vane pen.5 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời Khi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sẽ xảy ra: Photon truyền trực tiếp xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng cần thiết để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.

Nang lượng của photon được hấp thụ bởi silie. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn. Khi photon được hắp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạt electron trong Luận văn tốt nghiệp GVHD:TS.Võ Minh Huân ——————————— màng tinh thể. Thông thường các electron này lớp ngoài cùng, và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thẻ di chuyển xa.

Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể tự do đi chuyển trong bán dẫn. Khi đó nguyên tử sẽ thiểu một clectron và đó gọi là lỗ trống. Lỗ trống này tạo điều kiện cho các clectron của nguyên tử bên cạnh di chuyển đến điền vào lỗ trống, và điều này tạo ra lỗ trắng cho nguyên tứ lân cận có "lỗ trống". Cứ tiếp tục như vậy lỗ trống di chuyển xuyên suốt mạch bản dẫn Môi pholon chỉ cần nàng lượng lớn hơn náng lượng đủ để kích thích electron lớp ngoài cùng dẫn điện, Tuy nhiên, tấn số của mát trới thường tương đương 6000°K vì thế phần lớn năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi Silke Nhung hau hết năng lượng mặt trời chuyên đt thanh lượng nhiệt nhiều hơn lá chuyên đá: tử:aah lượng điện đề sử dụng.

mm eMetetelt & k ” L FT J ; Y† oxy ‘4 i & km] t ) 2 WY nh Pare wee i a.6 Dãy pin mặi trời 2. Đặc tính làm việc của pin mặt trời Đặc tính làm việc của pin mặt trời thể hiện qua hai thông số là điện áp hở mạch lớn nhất Voc lúc dòng ra bằng 0 và dòng điện ngắn mạch Isc khi điện áp ra bằng 0.