แผงเซลล์แสงอาทิตย์

แผงโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงหรือโดยอ้อมเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์หรือโฟโตเคมีคอลเอฟเฟกต์โดยการดูดซับแสงอาทิตย์วัสดุหลักของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็น "ซิลิกอน"มีขนาดใหญ่จนการใช้งานอย่างแพร่หลายยังมีข้อจำกัดบางประการ

เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ธรรมดาและแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นผลิตภัณฑ์สีเขียวที่ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า

เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่ตอบสนองต่อแสงและเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นไฟฟ้ามีวัสดุหลายชนิดที่สามารถสร้างเอฟเฟกต์เซลล์แสงอาทิตย์ได้ เช่น: โมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน, โพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอน, อะมอร์ฟัสซิลิกอน, แกลเลียมอาร์เซไนด์, อินเดียมคอปเปอร์เซเลไนด์ เป็นต้น หลักการผลิตไฟฟ้าของวัสดุเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน และอธิบายถึงกระบวนการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ โดยยกตัวอย่างผลึกซิลิคอนซิลิคอนที่เป็นผลึกชนิด P สามารถเจือด้วยฟอสฟอรัสเพื่อให้ได้ซิลิกอนชนิด N เพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อ PN

เมื่อแสงตกกระทบพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์ โฟตอนส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับโดยวัสดุซิลิกอนพลังงานของโฟตอนถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของซิลิกอน ทำให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนสถานะและกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระที่สะสมทั้งสองด้านของทางแยก PN เพื่อสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเมื่อเปิดวงจรภายนอก ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้านี้ กระแสจะไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อสร้างกำลังขับที่แน่นอนสาระสำคัญของกระบวนการนี้คือ: กระบวนการแปลงพลังงานโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า

1. การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีอยู่ 2 วิธี วิธีหนึ่งคือวิธีการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าความร้อน และอีกวิธีหนึ่งคือวิธีการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าโดยตรง

(1) วิธีการแปลงแสงเป็นความร้อนเป็นไฟฟ้าสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้พลังงานความร้อนที่เกิดจากรังสีดวงอาทิตย์โดยทั่วไป ตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานความร้อนที่ดูดซับไว้เป็นไอน้ำของตัวกลางทำงาน จากนั้นจึงขับเคลื่อนกังหันไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ากระบวนการเดิมคือกระบวนการแปลงแสงเป็นความร้อนกระบวนการหลังเป็นกระบวนการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า ซึ่งเหมือนกับการผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนทั่วไปโรงไฟฟ้าพลังความร้อนจากแสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพสูง แต่เนื่องจากการพัฒนาอุตสาหกรรมยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น การลงทุนในปัจจุบันจึงค่อนข้างสูงโรงไฟฟ้าพลังความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 1,000 เมกะวัตต์ต้องใช้เงินลงทุน 2 พันล้านถึง 2.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และการลงทุนเฉลี่ย 1 กิโลวัตต์อยู่ที่ 2,000 ถึง 2,500 ดอลลาร์สหรัฐดังนั้นจึงเหมาะสำหรับโอกาสพิเศษขนาดเล็ก ในขณะที่การใช้งานขนาดใหญ่นั้นไม่ประหยัดทางเศรษฐกิจและไม่สามารถแข่งขันกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนธรรมดาหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้

(2) วิธีการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าโดยตรง วิธีนี้ใช้เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเพื่อแปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงอุปกรณ์พื้นฐานสำหรับการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าคือเซลล์แสงอาทิตย์เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเนื่องจากผลกระทบจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นโฟโตไดโอดสารกึ่งตัวนำเมื่อแสงอาทิตย์ส่องมาที่โฟโตไดโอด โฟโตไดโอดจะเปลี่ยนพลังงานแสงของดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าและผลิตกระแสไฟฟ้าปัจจุบัน.เมื่อเซลล์หลายเซลล์เชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหรือแบบขนาน มันจะกลายเป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่มีกำลังขับค่อนข้างมากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานรูปแบบใหม่ที่มีข้อได้เปรียบหลักสามประการ ได้แก่ ความคงทน ความสะอาด และความยืดหยุ่นเซลล์แสงอาทิตย์มีอายุการใช้งานยาวนานตราบใดที่มีดวงอาทิตย์ โซลาร์เซลล์ ก็ใช้ได้นานด้วยการลงทุนเพียงครั้งเดียวและพลังงานความร้อน การผลิตไฟฟ้าจากนิวเคลียร์ในทางกลับกัน เซลล์แสงอาทิตย์ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเซลล์แสงอาทิตย์อาจมีขนาดใหญ่ กลาง และเล็ก ตั้งแต่สถานีไฟฟ้าขนาดกลางหนึ่งล้านกิโลวัตต์ไปจนถึงชุดแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กสำหรับครัวเรือนเดียว ซึ่งไม่มีแหล่งพลังงานอื่นเทียบได้