แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร?-sunpalsys.com

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร?

2023.Aug 31

บทนำ

บนพื้นผิวโลกมีพลังงานมากมาย: ประมาณ 173,000 เทราวัตต์ หากเราคำนวณจำนวนประชากรทั้งหมดของโลกที่ใช้พลังงาน จำนวนนี้จะเพิ่มขึ้นมากกว่า 10,000 เท่า หากต้องการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้เกิดประโยชน์สูงสุด เรามาดูกันว่าเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร? และพลังงานนี้ถูกแปลงเป็นไฟฟ้าได้อย่างไร?

แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร แบตเตอรี่

พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นระบบที่ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ที่เกี่ยวข้องกันจำนวนมาก มักทำจากเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งส่วนใหญ่คือซิลิคอน ในเซลล์แบตเตอรี่ ผลึกซิลิคอนอยู่ระหว่างชั้นการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันสองชั้น โดยแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะอันแข็งแกร่งกับชั้นสี่ชั้นที่อยู่ติดกัน ลิงค์เหล่านี้เก็บอิเล็กตรอนและไม่อนุญาตให้กระแสไหล ดังนั้นวิธีการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์: อิเล็กตรอนเปลี่ยนจากชั้นที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไป (ชนิด n) ไปเป็นชั้นที่มีข้อบกพร่อง (ชนิด p) ในการเปลี่ยนแปลงนี้ เราเรียกมันว่าจุดเชื่อมต่อ pn ด้านหนึ่งเกิดประจุบวก และ ประจุลบอีกอันอยู่ด้านหนึ่ง

แสงแดดเป็นกระแสของอนุภาคขนาดเล็ก กล่าวคือ โฟตอน โฟตอนชนกับโฟโตเซลล์ โดย "เตะ" อิเล็กตรอนออกจากจุดเชื่อมต่อ ทำให้เกิดรูอยู่ในตำแหน่งเดิม เนื่องจากผลของสนามไฟฟ้าของการเปลี่ยน pn อิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะเคลื่อนที่เข้าหารูที่มีประจุบวก ดังนั้นอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จึงสะสมอยู่บนพื้นผิวของแบตเตอรี่ แล้วไหลไปตามวงจรภายนอกไปยังชั้นตรงข้ามเพื่อทำงานไฟฟ้าไปพร้อมๆ กัน

ตาแมวหนึ่งตัวมีกำลัง 0.5 วัตต์ การรวมแบตเตอรี่เข้ากับโมดูลต่างๆ จะสามารถเพิ่มพลังงานของแบตเตอรี่ได้ เช่น แบตเตอรี่ 12 ก้อนก็เพียงพอที่จะชาร์จโทรศัพท์มือถือได้ แน่นอนว่า หากคุณต้องการจ่ายไฟให้กับบ้านทั้งหลัง คุณจะต้องมีโมดูลดังกล่าวจำนวนมาก เซลล์แสงอาทิตย์สามารถทำงานได้นานหลายทศวรรษ เนื่องจากองค์ประกอบที่เคลื่อนไหวเพียงอย่างเดียวในการออกแบบคืออิเล็กตรอน และพวกมันมักจะกลับมายังที่ที่พวกมันจากมา ซึ่งหมายความว่าไม่มีอะไรจะสูญเปล่าหรือชำรุดทรุดโทรม

(1) การตัดสินใจครั้งนี้ไม่เพียงแต่จะได้รับอิทธิพลจากนักการเมืองเท่านั้น แต่ยังได้รับอิทธิพลจากบริษัทชั้นนำด้วย นอกจากนี้ยังมีปัญหาทางกายภาพอีกด้วย คือ พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถกระจายบนพื้นผิวโลกได้อย่างเท่าเทียมกัน กรณีนี้จะน้อยกว่ามากในวันที่มีเมฆมากหรือในเวลากลางคืน นั่นหมายความว่าจำเป็นต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ตลอดจนสร้างโครงสร้างพื้นฐานเพื่อกักเก็บพลังงานที่สร้างขึ้น

(2) ประสิทธิผลของเซลล์แสงอาทิตย์ยังคงทำให้เกิดคำถามมากมาย หากแสงแดดไม่ถูกดูดซับแต่สะท้อนออกจากพื้นผิวของเซลล์แทน หรือหากอิเล็กตรอนกลับคืนสู่รูก่อนจะผ่านวงจร พลังงานของโฟตอนจะสูญเสียไป ปัจจุบันเซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดมีประสิทธิภาพ 46% และโรงงานส่วนใหญ่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า - ประมาณ 15-20%

ในระดับการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ในปัจจุบัน มนุษย์ยังสามารถผลิตพลังงานให้กับโลกได้ มันเป็นเพียงเรื่องของการจัดหาเงินทุน การสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็น และการหาพื้นที่ให้เพียงพอ จากการคำนวณเบื้องต้น ต้องใช้พื้นที่นับแสนตารางกิโลเมตรในการติดตั้งแบตเตอรี่ แต่แท้จริงแล้วพื้นที่ดังกล่าวหาได้ยาก

ผู้คนหลายร้อยล้านคนทั่วโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่พัฒนาน้อยกว่า ขาดการเข้าถึงพลังงานที่เชื่อถือได้ ในหลายประเทศเหล่านี้ จริงๆ แล้วมีดวงอาทิตย์อยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ ดังนั้นในสถานที่เหล่านี้ พลังงานแสงอาทิตย์จะมีราคาถูกและปลอดภัยกว่าแหล่งพลังงานทดแทนเช่นเชื้อเพลิง

บทส่งท้าย

ทุกปี แผงโซลาร์เซลล์จะดีขึ้น ถูกลง และแข่งขันกับแหล่งพลังงานที่มีอยู่ได้มากขึ้น ในอนาคตอันใกล้นี้ บางทีเทคโนโลยีนี้อาจปฏิวัติภูมิทัศน์ของโลกของเราได้ มองไปข้างหน้า!