Giàn phơi đồ thông minh kết hợp tưới cây sử dụng pin năng lượng mặt trời

Là những sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực, nhận thấy được tính cấp bách và cần thiết của việc thiết kế một giàn phơi đồ thông minh chiếm ít diện tích, giá thành thấp và đáp ứng được các nh

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô bộ môn Nhiệt – Điện lạnh đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức nền tảng và cơ bản để em có thể tự tin bước chân ra trường đời

Cuối cùng Đồ án cũng đã hoàn thành, nhưng với kiến thức còn hạn chế và kinh nghiệm chưa có nhiều nên khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định Em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến và nhận xét chân thành của quý thầy cô Em kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý

Em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC HÌNH v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1 3 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH 3

2 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH 3

2 1 1 Tóm tắt 3

2 1 2 Tổng quan 3

2 1 3 Cách lắp đặt giàn phơi thông minh 4

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 6

3 1 THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG KHUNG PHƠI 6

3 1 1 Kết cấu khung giàn phơi 6

3 1 2 Thanh trượt giàn phơi 12

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG 14

4 1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 14

4 1 1 Mạch điện 14

4 1 2 Nguồn điện 20

4 1 3 Khối xử lí trung tâm 23

4 1 4 Khối công suất (điều khiển động cơ) 26

4 1 5 Phần mềm điều khiển 29

4 2 CÁC LOẠI CẢM BIẾN 31

4 2 1 Cảm biến độ ẩm 31

4 2 2 Cảm biến độ ẩm đất 33

4 2 3 Cảm biến mưa 35

4 2 4 Cảm biến ánh sáng 37

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG GIÀN TƯỚI CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG 39

5.1 Tổng quan 39

5.2 Bộ tưới cây trồng 40

5.3 Tác dụng 41

KẾT LUẬN – KHUYẾN NGHỊ 42

PHỤ LỤC 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Cắt sắt hộp vuông 6

Hình 2: Hàn khung giàn phơi 7

Hình 3: Mài bóng, láng các mối hàn 8

Hình 4: Mô hình cơ khí của sản phẩm (chưa hoạt động) 10

Hình 5 Hoạt động của động cơ DC 11

Hình 6: Mô hình cơ khí của sản phẩm (khi hoạt động) 12

Hình 7: Thanh truyền động 13

Hình 8: Sơ đồ kết cấu 13

Hình 9: Cảm biến độ ẩm 15

Hình 10: Cảm biến mưa 15

Hình 11: Cảm biến ánh sáng 16

Hình 12: Cảm biến độ ẩm 16

Hình 13: Mạch điện điều khiển 17

Hình 14: Mạch điện hoàn chỉnh vào hoạt động 18

Hình 15: Tấm pin năng lượng mặt trời được dùng trong mô hình 23

Hình 16: Khối nguồn của vi điều khiển 23

Hình 17: Arduino thực tế 25

Hình 18: Khối vi xử lí trung tâm 26

Hình 19: Khối cách li quang 27

Hình 20: Khối điều khiển động cơ 28

Hình 21: Khối nguồn và khối trung tâm thực tế 28

Hình 22: Khối công suất 29

Hình 23: Minh họa giải thuật điều khiển động cơ theo phương pháp điều biến độ rộng xung 30

Hình 24: Các chân cảm biến độ ẩm 31

Hình 25: Sơ đồ kết nối vi xử lý cảm biến độ ẩm 32

Hình 26: Thiết bị kết nối với cảm biến độ ẩm đất 33

Hình 27: Nguyên lí hoạt động của cảm biến độ ẩm đất 34

Hình 28: Sơ đồ nối dây cảm biến độ ẩm đất 35

Hình 29: Kết nối cảm biến với các thiết bị phụ cảm biến mưa 35

Hình 30: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến mưa 36

Hình 31: Cảm biến ánh sáng 37

Hình 32: Sơ đồ mạch điện hoạt động của cảm biến 38

Hình 33: Giàn tưới cây tự động 39

Hình 34: Đầu phun sương 40

Hình 35: Bơm thủy lực 41

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật, cũng như nhu cầu đòi hỏi của con người ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội Trong đó có nhu cầu về một cuộc sống tiện nghi, thông minh Điều này đã thôi thúc những nhà khoa học thiết

kế chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thông minh đó

Một trong số đó cần kể tới là giàn phơi quần áo thông minh Với các nước phát triển thì nó được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến, còn ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam đang có xu hướng tìm cho mình sự tiện nghi, thông minh đó Mặt khác với sự phát triển hiện tại thì các khu nhà hay các khu chung cư với diện tích không lớn lắm chính vì thế mà việc nhỏ gọn mà vẫn đáp ứng được những yêu cầu

là rất cần thiết nhất là các khu chung cư

Vì vậy việc có một giàn phơi quần áo thông minh sẽ không chiếm diện tích của ban công hoặc là những nơi ban công rất nhỏ cũng có thể lắp được giàn phơi thông minh giúp chúng ta thoát khỏi những rắc rối trong việc phơi quần áo

Là những sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực, nhận thấy được tính cấp bách và cần thiết của việc thiết kế một giàn phơi đồ thông minh chiếm ít diện tích, giá thành thấp

và đáp ứng được các nhu cầu tiện nghi cho người sử dụng

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

+ Mục đích:

 Giúp mọi người luôn thỏa mái khi phơi quần áo

 Bảo vệ quần áo trước mưa, gió và sương

 Tiết kiệm sức lao động

+ Mục tiêu:

 Mục tiêu chung: Chế tạo hệ thống phơi đồ thông minh dựa trên bộ vi xử lý trung tâm 89V51RD2 kết hợp với hệ thống cảm biến ánh sáng, cảm biến mưa

để bảo vệ quần áo trước mưa gió và sương

 Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu và chế tạo thành công “hệ thống phơi đồ thông minh” Sau khi hoàn thành thành công mô hình dự án, nhân rộng đưa vào sản xuất để phục vụ cho cuộc sống

1.3 KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

+ Kế hoạch nghiên cứu:

Đề tài này liên quan tới nhiều lĩnh vực khác nhau, đòi hỏi phải có một kế hoạch cụ thể để thực hiện Với thời gian khoảng 2 tháng (5/2017 – 7/2017) nhóm đã đặt ra một

kế hoạch để thực hiện đề tài cụ thể như sau:

 Từ 01/5 – 08/5: lên mô hình tổng quát của sản phẩm trong đề tài, những yêu cầu cần có cho sản phẩm

 Từ 09/6 - 15/6: Thiết kế mô hình cơ khí của sản phẩm

 Từ 16/6 – 29/6: Tìm hiểu về các linh kiện điện tử như điện trở, tụ điện, IC, vi điều khiển…; thiết kế mạch điện điều khiển của sản phẩm

 Từ 30/6 – 12/7: Tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C cho Vi điều khiển

 Từ 13/7 đến khi tham gia kì thi: Kết hợp giữa các phần cơ khí, điện tử, lập trình với nhau thành 1 sản phẩm thống nhất, thử nghiệm trong điều kiện thực tế; Khắc phục những vấn đề phát sinh từ đó đưa ra một sản phẩm hoàn chỉnh

+ Phương pháp nghiên cứu

 Hệ thống được thực hiện dựa trên nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm

 Nghiên cứu lý thuyết: tìm cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mạch điện tử, của vi điều khiển, động cơ Nghiên cứu và tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình C

 Xây dựng mô hình thử nghiệm

 Thử nghiệm, hoàn chỉnh các vấn đề phát sinh

 Đưa vào sử dụng trong thực tế

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH

2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH

2.1.1 Tóm tắt

Hiện nay tuy công nghệ đã phát triển rất tiên tiến, các công việc nội trợ của các mẹ các bà cũng đã bớt vất vả hơn, nhưng trong các công việc đó thì việc phơi quần áo vẫn khiến họ thấy vất vả Hay khi đang xem một bộ phim hay, đang trầm tư suy nghĩ một chuyện gì đó thì cơn mưa ào đến, bạn phải chạy hối hả ra sân để thu dọn quần áo, chưa kể trong quá trình đó lỡ như có quần áo rớt và bị bẩn thì bạn sẽ phải giặt lại Hoặc bạn ở phòng trọ, vào các ngày mưa bạn không thể vừa đi học vừa ở nhà trông đồ được Và nó đặt ra một câu hỏi là tại sao ta không phát minh ra giàn phơi đồ có khả năng tự động thu đồ lại khi trời mưa và che lại, sau đó lại mang đồ ra phơi tiếp khi trời nắng, mà không cần con người chạm tay vào

đó là một hệ thống phơi đồ thông minh có thể tự động thu quần áo khi trời mưa, phơi lại quần áo khi trời nắng; thu quần áo khi trời tối và tiếp tục phơi khi trời sáng… Từ tình hình thực tế trên em đã hình thành một ý tưởng để thực hiện công việc trên đó chính là “hệ thống phơi đồ thông minh”

Trên thực tế đã có một số sản phẩm tương tự đề tài này, nhưng qua tham khảo em nhận thấy rằng những sản phẩm đó đang còn rất nhiều hạn chế như: Tính linh động của sản phẩm, tính “thông minh” của sản phẩm đó là có thể thu vào khi trời mưa, nhưng lại không thể tự mang phơi khi trời nắng, không thu đồ khi trời tối… Từ những hạn chế trên em đã đưa ra một hệ thống hoàn toàn mới, “thông minh” thật sự Hệ thống phơi đồ thông minh là một sản phẩm hoạt động dựa trên sự kết hợp hoàn hảo giữa kĩ thuật cơ khí, kĩ thuật điện và kĩ thuật lập trình vi xử lý Đảm bảo thực hiện các yêu cầu cơ bản mà chúng ta mong muốn đó là bảo vệ quần áo trước mưa gió, sương Ngoài việc đạt được những yêu cầu của hệ thống phơi đồ thì chỉ cần một vài cải tiến

nhỏ thì thiết bị có thể triển khai thành hệ thống kéo rèm cửa tự động, hệ thống tưới nước, vòi nước cảm ứng, thiết bị hẹn giờ, robot…

Giàn phơi đồ gồm các phần: nhà chứa quần áo, thanh đường ray chạy, động cơ quay, phần hệ thống mạch điện - các cảm biến và cuối cùng là năng lượng của giàn phơi Trong đó, phần thanh ray là một trong những bộ phận quan trọng nhất của giàn phơi Thanh đường ray làm bằng nhôm sử dụng cơ cấu ổ bi kết hợp với trục , kết cấu giống như bánh xe tàu hỏa trên đường ray để kéo đồ ra vào nhanh

+ Nguyên lí hoạt động

Theo nguyên lí hoạt động, khi trời bắt đầu mưa, các giọt nước sẽ rơi vào cảm biến mưa gắn trên giàn, mạch truyền tín hiệu đến mô tơ làm mô tơ quay kéo quần áo đi vào nhà chứa quần áo thông qua các con chạy trên thanh đường ray Khi quần áo được đưa vào nhà chứa, hệ thống quạt thông gió sẽ hoạt động, đảm bảo cho độ ẩm trong giàn không tăng do hơi nước bốc ra từ quần áo Khi trời hết mưa, quần áo sẽ được tự động kéo ra Khi giàn phơi không hoạt động, năng lượng pin mặt trời sẽ được dùng để sạc

bình dự phòng…

+ Ý nghĩa khoa học của đề tài:

 Góp phần nhỏ vào tiến trình công nghiệp hóa hiện đại đất nước

 Thấy được lợi ích của khoa học kỹ thuật trong cuộc sống

+ Ý nghĩa thực tiễn:

 Mọi người luôn cảm thấy yên tâm khi phơi quần áo mà không sợ trời mưa, tối

 Quần áo luôn được bảo vệ khỏi mưa và sương

 Tiết kiệm sức lao động

 Phát triển hệ thống tư duy, sáng tạo để từ đó có thể nghiên cứu, triển khai các

hệ thống khác phức tạp hơn

+ Phương tiện nghiên cứu:

Chủ yếu qua các vật liệu về điện tử và cơ khí được tìm kiếm mua từ cửa hàng, nơi bán sắt vụn, cộng với kiến thức về lập trình C

2.1.3 Cách lắp đặt giàn phơi thông minh

Bước 1: Tùy vào diện tích, vị trí cần lắp đặt để lựa chọn cách lắp phù hợp với diện

tích theo thiết kế

Bước 2: Xác định vị trí chỗ để bộ tời quay và buli dẫn hướng (2 chi tiết này luôn

cùng nhau theo chiều thẳng đứng)

 Vị trí mô tơ quay phải tránh mưa và cách nền >= 1,25m

 Vị trí buli dẫn hướng: nằm trên trần hoặc cách trần 5 – 10 cm và thẳng đứng với mô tơ

 Buli đa chiều cách buli dẫn hướng 40 cm và nằm trên thanh truyền

 Buli đơn cách buli kép từ 1 5 – 2 m tùy theo chiều dài thanh phơi và chiều dài ban công

 Đánh dấu vị trí các lỗ vít – dùng khoan sắt đính vít sắt vào khung giàn phơi

Bước 3: Luồn dây curo

 Khi gỡ dây curo chúng ta phải cẩn thận gỡ cuộn curo tránh bị gãy gập, xoắn, rối – tránh làm hỏng dây curo

 Trên buli dẫn hướng có 2 buli độc lập để luồn sợi cáp: mỗi buli có 2 rãnh cáp cho 1 sợi curo

 Cách luồn: Lấy 2 đầu của 1 sợi curo luồn qua 2 rãnh / 1 buli

 Khi xuống thanh phơi dây curo phải nằm gọn trong thanh, truyền tránh kẹt dây

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 3.1 THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG KHUNG PHƠI

3 1 1 Kết cấu khung giàn phơi

- Quá trình hình thành khung giàn phơi

Sử dụng máy cắt để cắt thanh sắt vuông theo kích thước của khung phơi

Hình 1: Cắt sắt hộp vuông

Trong quá trình hàn khung phơi cần chú ý đến kỹ thuật hàn, các mối hàn phải lien kết với nhau và tránh làm thủng thanh sắt làm mất thẩm mĩ

Hình 2: Hàn khung giàn phơi

Sau khi hàn xong, ta sử dụng máy mài cầm tay để làm láng bề mặt vừa han, làm tăng tính thẩm mĩ của giàn phơi

Hình 3: Mài bóng, láng các mối hàn

+ Hệ thống cơ khí:

Sử dụng các vật liệu thông dụng là sắt, inox để đảm bảo tính thông dụng cũng như chắc chắn của sản phẩm và sản được thiết kế trên mô hình của các thiết bị phơi đồ thủ công thông thường nhưng có cải tiến một số phần để phù hợp Trong hệ thống thu kéo

đồ khi trời mưa, trời tối được thực hiện thông qua 01 động cơ, động cơ này có khả năng hoạt động linh hoạt, chính xác nhờ hệ thống điều khiển thiết bị trung tâm, các

công tắc hành trình cũng như các cảm biến Năng lượng cung cấp cho động cơ hoạt động có thể là nguồn pin 12V hoặc thông qua bộ chuyển đổi adaptor

 Hệ thống cảm biến (sensor) và các nút điều khiển

 Bộ xử lý trung tâm (MCU)

 Hệ thống thực hiện công việc

Hình 4: Mô hình cơ khí của sản phẩm (chưa hoạt động)

1 Động cơ thực hiện thu kéo đồ và che mưa, sương

2 Trục quay

3 Móc treo đồ, có thể trược dọc theo thanh ngang

Bộ phận quan trọng nhất trong phần cơ khí chính là hệ thống truyền động Hệ thống truyền động trong thiết bị này là 1 động cơ một chiều DC Động cơ DC có cấu tạo từ 2

bộ phận: bộ phận đứng yên được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu gọi là stato, bộ phận quay tạo từ các cuộn dây gọi là roto

Hình 5 Hoạt động của động cơ DC

Như vậy, khi đảo chiều của dòng điện thì động cơ cũng đảo chiều quay Đặc tính kĩ thuật của hầu hết động cơ DC là tốc độ quay (vòng/phút) cao và mômen ngẫu lực thấp Nhưng cần có tốc độ quay chậm, mômen ngẫu lực lớn nên động cơ DC được lắp thêm hộp số để giảm tốc độ cũng như tăng thêm mômen lực

Hình 6: Mô hình cơ khí của sản phẩm (khi hoạt động)

Khi gặp trời mưa hoặc trời tối thì hệ thống cảm biến sẽ báo tín hiệu cho bộ điều khiển trung tâm, từ đó ra lệnh cho các động cơ thực hiện nhiệm vụ thu đồ vào đồng thời thả bạt che xuống

3 1 2 Thanh trượt giàn phơi

+ Thanh truyền động

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG

4.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Sử dụng mạch điện tử và bộ điều khiển trung tâm là vi xử lý (VXL) 89V51RD2 Đây là một bộ VXL thuộc họ 8X51, họ VXL được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ứng dụng thực tế như mạch điều khiển nhà thông minh, mạch điện đèn quảng cáo, robot…Kết nối với hệ thống xử lý trung tâm là các thiết bị để nhận biết và chuyển đổi các tín hiệu tương tự từ môi trường thành các tiến hiệu điện (hệ thống cảm biến) Sau khi các tín hiệu được xử lý thì hệ thống điều khiển trung tâm sẽ phát tín hiệu để điều khiển các modul động cơ hoạt động

Bảng 1: Mô hình hoạt động của hệ thống

4 1 1 Mạch điện

Do thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động hoặc có thể hoạt động ở chế độ điều khiển bằng tay, do đó mạch điện phải được thiết kế sao cho đảm bảo được tính linh hoạt Để làm được việc này mạch điện được thiết kế để mọi hoạt động được điều khiển từ một

bộ vi xử lý trung tâm, kết hợp với mạch công suất điều khiển động cơ linh hoạt giữa role và fet

- Sử dụng các loại cảm biến cho mạch điện:

 Cảm biến độ ẩm đất: dùng để kiểm tra trời có mưa không,qua đó truyền tín hiệu đến bộ điều khiển

Hình 9: Cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến mưa: dùng để kiểm tra trời có mưa không,qua đó truyền tín hiệu đến bộ điều khiển

Hình 10: Cảm biến mưa

Cảm biến ánh sáng: dùng để đo độ sáng của môi trường xung quanh Nếu môi trường không đủ ánh sáng, cảm biến sẽ truyền tín hiệu đến bộ điều khiển

Hình 11: Cảm biến ánh sáng

Cảm biến độ ẩm: Đo độ ẩm trong phòng, để giữ độ ẩm trong khoảng 65%-70%

Hình 12: Cảm biến độ ẩm

Hình 13: Mạch điện điều khiển

Hình 14: Mạch điện hoàn chỉnh vào hoạt động

+Sơ đồ nguyên lí làm việc của giàn phơi

ACQUY (12V, 6A)

MẠCH GIÃM ÁP 12V=>5V

VI XỬ LÝ ARDUINO

TÍN HIỆU CẢM BIẾN: NƯỚC MƯA, ÁNH SÁNG, ĐỘ ẨM PHÒNG, ĐỘ

KHỐI ĐIỀU KHIỂN BƠM

PIN MẶT TRỜI (25V đến 40V)

BỘ CHUYỂN ĐỔI

CUNG CẤP NGUỒN ĐIỆN CHO ĐỘNG

CƠ GIÀN PHƠI VÀ

BƠM

CẤP NGUỒN CHO CÁC CẢM BIẾN

VÀ RƠ LE

4 1 2 Nguồn điện

Nguồn điện cho VXL sử dụng nguồn 12V được cung cấp từ acqui hoặc adaptor sau đó thông qua bộ chuyển đổi là IC7805 để chuyển thành điện áp chuẩn 5V Trong mạch có thêm các tụ để ổn định điện áp, lọc nhiễu đồng thời cũng có led để báo nguồn hoạt động

Nguồn điện được cung cấp bằng pin năng lượng mặt trời Có tác dụng giảm thiểu lượng điện năng tiêu thụ, tận dụng được nguồn năng lượng vô hạn và bảo vệ môi trường

+ Pin năng lượng mặt trời:

Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một

số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là đi ốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời) Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (vd: cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng

Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện Hoạt động của pin mặt trời được chia làm ba giai đoạn:

 Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn

 Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất bán dẫn khác nhau (p-n junction) Hiệu ứng này tạo nên hiệu điện thế của pin mặt trời

 Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng điện Các pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế Do giá thành còn đắt, chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo xa, hoặc phục vụ các hoạt động trên không gian; cụ thể như các vệ

tinh quay xung quanh quỹ đạo trái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm

tay từ xa, thiết bị bơm nước Các Pin năng lượng Mặt trời được thiết kế như

những modul thành phần, được ghép lại với nhau tạo thành các tấm năng lượng Mặt trời có diện tích lớn, thường được đặt trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể có thể đó ánh sáng nhiều nhất, và kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện Các tấm pin Mặt Trời lớn ngày nay được lắp thêm bộ phận tự động điều khiển để có thể xoay theo hướng ánh sáng, giống như loài hoa hướng dương hướng về ánh sáng Mặt Trời

+ Vật liệu và hiệu suất:

Đã có nhiều loại vật liệu khác nhau được thử nghiệm chế tạo pin Mặt trời Có hai tiêu chuẩn đánh giá, là hiệu suất và giá cả

Hiệu suất là tỉ số giữa năng lượng điện từ và năng lượng ánh sáng Mặt trời Vào buổi trưa một ngày trời trong, ánh Mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m² Trong đó 10% hiệu suất của 1 module 1 m² cung cấp năng lượng khoảng 100 W Hiệu suất của pin Mặt trời thay đổi từ 6% từ pin Mặt trời làm từ silic không thù hình, và có thể lên đến 30% hay cao hơn nữa

Có nhiều cách để nói đến giá cả của hệ thống cung cấp điện (chính xác là phát điện), là tính toán cụ thể giá thành sản xuất trên từng kilo Watt giờ điện (kWh) Hiệu năng của pin Mặt trời tạo dòng điện với sự bức xạ của Mặt trời là 1 yếu tố quyết định trong giá thành Nói chung, với toàn hệ thống, là tổ hợp các tấm pin Mặt trời, thì hiệu suất là rất quan trọng Và để tạo nên ứng dụng thực tế cho pin năng lượng, điện năng tạo nên có thể nối với mạng lưới điện sử dụng dạng chuyển đổi trung gian; trong các phương tiện di chuyển, thường sử dụng hệ thống ắc quy để lưu trữ nguồn năng lượng chưa sử dụng đến Các pin năng lượng thương mại và hệ thống công nghệ cho nó có hiệu suất từ 5% đến 15% Giá của 1 đơn vị điện từ 50 Eurocent/kWh (Trung Âu) giảm xuống tới 25 eurocent/kWh trong vùng có ánh Mặt trời nhiều

Ngày nay thì vật liệu chủ yếu chế tạo pin Mặt trời (và cho các thiết bị bán dẫn)

là silic dạng tinh thể Pin Mặt trời từ tinh thể silic chia ra thành ba loại:

 Một tinh thể hay tinh thể đơn (module) sản xuất dựa trên quá trình Czochralski Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16% Chúng thường rất đắt tiền do được cắt từ các thỏi silic hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module