หลักการทำงานของ โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ คือการปล่อยให้โฟตอน (อนุภาคแสง) จากแสงแดดทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม ซิลิคอนเองไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ซิลิคอนที่พบในอนุภาคสุริยะไม่บริสุทธิ์และรวมกับฟอสฟอรัส เมื่อรวมกับฟอสฟอรัสแล้ว อิเล็กตรอนสามารถแยกตัวออกจากตำแหน่งได้อย่างอิสระเพื่อเก็บประจุ กระบวนการเพิ่มสิ่งเจือปนนี้เรียกว่ายาสลบ

ผลที่ได้คือสิ่งที่เรียกว่าซิลิกอนชนิด N และการค้นพบบนพื้นผิวของ แผงโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ . ภายใต้ชั้นซิลิกอนชนิด N ด้านตรงข้ามของกระจกคือ: ซิลิกอนชนิด P ชนิด P ใช้สิ่งเจือปนจากธาตุต่างๆ เช่น แกลเลียมหรือโบรอน ซึ่งหมายความว่าวัสดุนั้นมีพื้นที่สำหรับอิเล็กตรอนอื่นๆ สิ่งนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยที่ชั้นซิลิกอนชนิด N ด้านบนเป็นค่าลบและซิลิกอนชนิด P เป็นค่าบวก อิเล็กตรอนหนีออกจากอะตอมในชั้น N-type และเคลื่อนไปยังชั้น p-type เพื่อเติมช่องว่างอิเล็กตรอนที่ว่างเปล่า การไหลของอิเล็กตรอนทำให้เกิดไฟฟ้า

.มีส่วนประกอบอะไรบ้าง แผงโซลาร์โมโน?

แผงโซลาร์เซลล์ทำจากชั้นซิลิกอน ซิลิคอนสร้างโครงสร้างผลึกที่แข็งและเปราะบาง และเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองของโลก วัสดุเซมิคอนดักเตอร์นี้สามารถปลูกได้ และนักวิทยาศาสตร์ก็ปลูกซิลิคอนในหลอดให้เป็นผลึกเดี่ยวที่สม่ำเสมอ จากนั้นพวกเขาก็คลี่ท่อและตัดแผ่นเป็น "แผ่นเวเฟอร์" เพื่อให้บางที่สุด ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 10% ถึง 20% 10 ปีที่แล้ว ระดับประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์อยู่ที่ประมาณ 13% ในปี 2019 ได้เพิ่มขึ้นเป็น 20% เนื่องจากธรรมชาติของซิลิกอน ขีดจำกัดสูงสุดของซิลิกอนคือ 29%

สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตที่จะมาแทนที่เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ เซลล์แสงอาทิตย์จะต้องสามารถจับแสงได้มากขึ้น แปลงแสงเป็นพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีราคาถูกกว่าแบบเดิม
ตัวเลือกแรกสำหรับการปรับปรุงเซลล์แสงอาทิตย์คือการเพิ่มฮาร์ดแวร์เพื่อให้สามารถจับแสงได้มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเราไม่จำเป็นต้องละทิ้งการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน สามารถติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในโซลาร์เซลล์ได้ เพื่อให้โซลาร์เซลล์สามารถติดตามดวงอาทิตย์เมื่อมันเคลื่อนไปบนท้องฟ้าในระหว่างวัน หากเซลล์สุริยะชี้ไปที่ดวงอาทิตย์เสมอ จะทำให้แสงส่องลงบนเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น ซึ่งจะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันที่สามารถทำหน้าที่นี้ได้นั้นเป็นความท้าทายอย่างต่อเนื่อง แต่นวัตกรรมในด้านนี้ยังคงดำเนินต่อไป หรือแทนที่จะย้ายเซลล์แสงอาทิตย์ เราสามารถติดตั้งกระจกเพื่อโฟกัสแสงบนเซลล์แสงอาทิตย์ที่เล็กกว่าและราคาถูกกว่าได้

อีกวิธีหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์คือการกำหนดประสิทธิภาพ เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีวัสดุจับแสงมากกว่าหนึ่งชั้นสามารถจับแสงได้มากขึ้น เมื่อเร็วๆ นี้ เซลล์แสงอาทิตย์สี่ชั้นที่ทดสอบในห้องปฏิบัติการสามารถจับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ 46% เซลล์เหล่านี้ยังมีราคาแพงเกินไปและผลิตได้ยากเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ แต่การวิจัยอย่างต่อเนื่องอาจทำให้เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงเหล่านี้เป็นมาตรฐานใหม่

ทางเลือกในการเพิ่มประสิทธิภาพคือการลดต้นทุน แม้ว่าจะมีราคาถูกลงมานานหลายทศวรรษ แต่ก็ยังมีส่วนทำให้ต้นทุนในการติดตั้งโซลาร์เซลล์ลดลง ด้วยการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่บางลง ต้นทุนวัสดุจะลดลง นักวิจัยได้สร้างโซลาร์เซลล์ที่มีความยืดหยุ่นบางเฉียบซึ่งมีความหนา 1.3 ไมครอน กว้างประมาณ 1/100 ของเส้นผมมนุษย์ และกว้างกว่ากระดาษในสำนักงาน 30 เท่า สามารถวางบนฟองสบู่และมีประสิทธิภาพเทียบเท่าแก้วทั่วไป โซล่าเซลล์. เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ที่มีหลายชั้น เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางนั้นผลิตได้ยาก ซึ่งจำกัดการใช้งาน แต่การวิจัยยังดำเนินอยู่

ในอนาคตอันใกล้ ต้นทุนของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนอาจลดลงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะทำให้ผู้คนเข้าถึงได้มากขึ้นในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนา ในสหรัฐอเมริกา การลดต้นทุนคาดว่าจะเพิ่มการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้ถึง 500% ภายในปี 2050 ในทางทฤษฎี ดังที่เราทราบกันดีว่า ในการให้พลังงานแก่โลก เราต้องการเซลล์แสงอาทิตย์ 4,000,000 ตารางเมตร จากมุมมองนี้ ทะเลทรายซาฮาราครอบคลุมพื้นที่ 3,600,000 ตารางเมตร

พลังงานแสงอาทิตย์มีศักยภาพสูงและประเทศส่วนใหญ่ที่ยังขาดแคลนไฟฟ้าเป็นประเทศที่ร้อนและมีแดดจัด สำหรับประเทศเหล่านี้ การปรับตัวให้เข้ากับพลังงานแสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพ ปลอดภัยกว่า และสะอาดกว่าน้ำมันก๊าด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการขาดแสงแดดอย่างต่อเนื่องในตอนกลางวัน เราจึงไม่น่าจะเห็นประเทศในยุโรปพึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์โดยสิ้นเชิง