เป็นไปได้ไหมว่าวันหนึ่งโลกสามารถพึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างสมบูรณ์? เพื่อตอบคำถามนี้ ก่อนอื่นเราต้องตรวจสอบว่าแผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร

แผงโซลาร์เซลล์ (หรือที่เรียกว่าโมดูล PV) เป็นส่วนประกอบหลักของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ มันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์เดียวประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กจำนวนมาก แต่ละเซลล์ทำจากผลึกซิลิกอนซึ่งสามารถทำงานเป็นเซมิคอนดักเตอร์ได้ เมื่อแผงโซลาร์เซลล์ถูกแสงแดด พวกมันจะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยหน่วยขนาดเล็กที่เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์กระแสหลักทำจากซิลิคอน เป็นสารกึ่งตัวนำที่เป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองของโลก เซลล์แสงอาทิตย์ถูกประกบอยู่ระหว่างชั้นนำไฟฟ้า อะตอมของซิลิกอนแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านด้วยพันธะที่แข็งแรงสี่พันธะซึ่งทำให้อิเล็กตรอนอยู่กับที่เพื่อไม่ให้กระแสไหลได้ กุญแจอะไร? เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนมีซิลิกอนสองชั้นที่แตกต่างกัน ซิลิคอนชนิด N มีอิเล็กตรอนพิเศษ และซิลิกอนชนิด P มีช่องว่างเพิ่มเติมสำหรับอิเล็กตรอน เรียกว่ารู เมื่อซิลิคอนทั้งสองประเภทมาบรรจบกัน อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนผ่านจุดเชื่อมต่อ P/N โดยทิ้งประจุบวกไว้ที่ด้านหนึ่ง และสร้างประจุลบที่อีกด้านหนึ่ง

คุณสามารถนึกถึงแสงเป็นการไหลของอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่าโฟตอน ซึ่งพุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ เมื่อโฟตอนตัวใดตัวหนึ่งกระทบเซลล์ซิลิกอนด้วยพลังงานที่เพียงพอ ก็สามารถทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากพันธะและปล่อยให้เป็นรูได้ อิเล็กตรอนที่มีประจุลบและตำแหน่งของรูที่มีประจุบวกสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ แต่เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่ทางแยก P/N พวกมันจะไปทางเดียวเท่านั้น อิเล็กตรอนถูกดึงไปทางด้าน N ในขณะที่รูถูกดึงไปทางด้าน P อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ถูกรวบรวมโดยนิ้วโลหะบาง ๆ ที่ด้านบนของเซลล์ จากนั้นจะไหลผ่านวงจรภายนอก ทำงานไฟฟ้า เช่น เปิดหลอดไฟ ก่อนกลับผ่านแผ่นอะลูมิเนียมนำไฟฟ้าที่ด้านหลัง เซลล์ซิลิคอนแต่ละเซลล์จะจ่ายไฟเพียงครึ่งโวลต์ แต่คุณสามารถร้อยเซลล์เหล่านี้เข้าด้วยกันเป็นโมดูลเพื่อเพิ่มพลังให้มากขึ้น

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ได้ในบล็อกโพสต์นี้ หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม

ปัจจุบันมีแผงโซลาร์เซลล์ที่เหมือนกันสามประเภทตามเซลล์ PV: แผงโซลาร์เซลล์โมโนคริสตัลไลน์ โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์โพลีคริสตัลไลน์ และแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง

แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ทำจากแท่งซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์และมีอัตราการแปลงด้วยตาแมวสูง มุมทั้งสี่ของเซลล์ PV monocrystalline นั้นโค้งมน และสีของมันเกือบจะเป็นสีดำ นอกจากนี้ งานฝีมือของเซลล์โมโนคริสตัลไลน์ยังซับซ้อนกว่าและมีราคาสูงกว่า

ส่วนประกอบโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์โพลีคริสตัลไลน์ของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดคริสตัลไลน์ที่จัดเรียงเป็นอนุกรมและการกำหนดค่าแบบขนานต่างๆ มุมทั้งสี่ของเซลล์ PV เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ยิ่งกว่านั้นมันเป็นสีฟ้าและราคาของแผงโซลาร์เซลล์โพลีนั้นต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแผงโมโน

แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางทำจากฟิล์มบางของสารกึ่งตัวนำที่ติดอยู่บนแก้ว พลาสติก หรือโลหะ ฟิล์มมีความบางอย่างไม่น่าเชื่อ ซึ่งมักจะบางกว่าเวเฟอร์ c-Si ถึง 20 เท่า ทำให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางมีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบา มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงในบางสถานการณ์ เช่น ภายใต้เงาหรืออุณหภูมิสูง

พลังงานแสงอาทิตย์เริ่มดีขึ้น ถูกกว่า และแข่งขันกับไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้า และนวัตกรรม เช่น เซลล์ Topcon และเซลล์ HJT อาจทำให้แผงโซลาร์มีอนาคตที่สดใส