การเผาไหม้ของผิวหนังในวันฤดูร้อน พลังที่น่ากลัวของพายุทอร์นาโด หรือการมีอยู่ของใบหญ้าธรรมดาๆ ล้วนเป็นพยานถึงสิ่งหนึ่ง: พลังงานจำนวนมหาศาลที่ส่งถึงเราจากดวงอาทิตย์ ในเวลาหนึ่งชั่วโมง ดวงอาทิตย์จะปล่อยพลังงานในปริมาณที่เท่ากันกับที่มนุษย์ทุกคนบริโภคในหนึ่งปี คือประมาณ 5 × 10 20 J และใน 36 ชั่วโมงจะปล่อยพลังงานออกมามากเท่ากับปริมาณสำรองน้ำมันที่ประเมินไว้ของโลก
เมื่อรวมสิ่งนี้
เข้ากับข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานแสงอาทิตย์นั้นไม่มีวันหมดสิ้น มีให้ทุกคนทั่วโลก และไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษที่เป็นอันตรายอื่นๆ ดูเหมือนจะเป็นการยากที่จะจินตนาการว่าทำไมเราไม่ใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ให้มากขึ้นเหตุผลหลักคือค่าใช้จ่าย ไฟฟ้าที่ผลิต
โดยเซลล์แสงอาทิตย์ (หรือเซลล์แสงอาทิตย์) มีราคาประมาณ 0.30 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ในขณะที่ค่าไฟฟ้าที่มาจากลมในพื้นที่อยู่ที่ 0.05 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง และจากก๊าซธรรมชาติประมาณ 0.03 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในทางเทคโนโลยี ความยากลำบาก
ในการได้รับพลังงานจากรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งตรงข้ามกับเชื้อเพลิงฟอสซิลก็คือ พวกมันมีความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างต่ำ ผลที่สุดก็คือ ในสหรัฐอเมริกา เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้เพียง 0.02% เท่านั้น ที่เหลือส่วนใหญ่มาจากถ่านหิน ก๊าซ และพลังงานนิวเคลียร์
สถานการณ์นี้ถูกกำหนดให้เปลี่ยนแปลงอย่างไรก็ตาม การปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไปสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวแบบซิลิคอนขั้นพื้นฐานได้ลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ลงประมาณ 20 เท่าในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา และการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวัสดุผลึกที่มีราคาถูกลงน่าจะเห็นแนวโน้ม
นี้ดำเนินต่อไป ตามรายงานที่จัดทำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน สำหรับกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาในปี 2548 เซลล์แสงอาทิตย์จะมีการแข่งขันมากพอ โดยผลิตกระแสไฟฟ้าที่ 0.02 เหรียญสหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง จะถูกนำไปใช้ในปริมาณมากในประมาณ 20-25 ปีข้างหน้า” เวลา.
แต่บางคน
เชื่อว่าการเพิ่มขึ้นของพลังงานแสงอาทิตย์อาจน่าทึ่งกว่านี้มาก เองประเมินว่าการใช้เซลล์แสงอาทิตย์อย่างแพร่หลายอาจเกิดขึ้นในปี 2558 หากนักฟิสิกส์สามารถสร้างอุปกรณ์ขั้นสูงรุ่นใหม่ที่สร้างขึ้นโดยใช้นาโนเทคโนโลยีได้อย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งรวมถึงเซลล์ที่ใช้จุดควอนตัมหรืออุปกรณ์นาโนคริสตัล
ซึ่งอาจมีทั้งราคาถูกและมีประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์ที่มีอยู่ แท้จริงแล้ว เทคโนโลยีเหล่านี้เป็นคำมั่นสัญญาที่รายงานซึ่งจัดทำขึ้นสำหรับรัฐบาลเยอรมันในปี 2546 คาดการณ์ว่าภายในปี 2593 แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะตอบสนองความต้องการพลังงานถึงหนึ่งในสี่ของโลก
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะต้องใช้เจตจำนงทางการเมืองอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ความเร่งด่วนที่เพิ่มขึ้นซึ่งรัฐบาลกำลังจัดการหรืออย่างน้อยก็กำลังหารือเกี่ยวกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้น แม้ว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของโลกอาจลดลงได้โดยใช้แหล่งพลังงานอื่น
ที่ไม่ใช่เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่นักวิจัยบางคน เช่น นักฟิสิกส์โซลิดสเตตเชื่อว่าเซลล์แสงอาทิตย์สามารถรับความเครียดได้มากด้วยตัวมันเอง เขาชี้ให้เห็นว่าหากสหราชอาณาจักรขยายกำลังการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ปีละ 40% ซึ่งน้อยกว่าที่เกิดขึ้นทั่วโลกในปี 2547 ก็อาจชดเชยการสูญเสียกำลังการผลิต
ที่เกิดจากการปิดเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่มีอายุใช้งานมากกว่า 20 ปีข้างหน้า พื้นฐานเซลล์แสงอาทิตย์เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตั้งแต่มันถูกประดิษฐ์ขึ้น ในสหรัฐอเมริกาเมื่อกว่า 50 ปีที่แล้ว เวเฟอร์ซิลิคอนส่วนหนึ่งถูกเจือเพื่อสร้างรูส่วนเกิน (เช่น สารกึ่งตัวนำชนิด p)
ในขณะที่
อีกส่วนหนึ่งของเวเฟอร์ถูกเจือเพื่อให้มีอิเล็กตรอนมากเกินไป (สารกึ่งตัวนำชนิด n) ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างบริเวณทั้งสองนี้ อิเล็กตรอนและโฮลจะรวมกันเพื่อสร้างสิ่งกีดขวางที่มีศักยภาพ ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนและโฮลที่เหลือแยกออกจากกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อโฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอ
กระทบเซลล์ มันจะเลื่อนอิเล็กตรอนจากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า ทำให้เกิดคู่อิเล็กตรอน-โฮล คู่ที่เกิดขึ้นบนหรือใกล้จุดแยก p-n ถูกบังคับโดยสนามไฟฟ้าให้แยกจากกัน เพื่อให้รูผ่านไปยังบริเวณ p-type และอิเล็กตรอนไปยังบริเวณ n-type จึงทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ประสิทธิภาพ
ของเซลล์แสงอาทิตย์วัดได้จากประสิทธิภาพ: อัตราส่วนของพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นต่อพลังงานของแสงที่ตกกระทบบนเซลล์ ในปี พ.ศ. 2504 วิลเลียม ช็อกลีย์ นักฟิสิกส์ผู้ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2499 สำหรับการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ และฮันส์ เควสเซอร์ได้คำนวณว่าเซลล์
แสงอาทิตย์ชนิดที่ง่ายที่สุดสามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดได้ถึง 31% นี่คือเซลล์ที่ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อ p-n เพียงจุดเดียว สร้างอิเล็กตรอน-โฮลเพียงคู่เดียวสำหรับแต่ละโฟตอนที่เข้ามา สัมผัสกับแสงแดดที่ไม่มีความเข้มข้น และสูญเสียพลังงานโฟตอนที่เข้ามาโดยให้ความร้อนเกินช่องว่าง
แถบสารกึ่งตัวนำเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในท้องตลาดปัจจุบันเรียกว่าเซลล์รุ่นแรก ซึ่งทำจากผลึกเดี่ยวของซิลิคอน มีประสิทธิภาพดีที่สุด (ซึ่งน้อยกว่าสถิติที่ทำได้ในห้องทดลอง และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ในออสเตรเลียที่ 24.7%) อย่างไรก็ตาม เซลล์รุ่นแรกมีราคาแพง
ในการผลิตเนื่องจากต้นทุนสูงในการทำให้บริสุทธิ์ การตกผลึก และการเลื่อยเวเฟอร์ซิลิคอนเดี่ยว เซลล์แสงอาทิตย์ “รุ่นที่สอง” มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดต้นทุนเหล่านี้โดยใช้ฟิล์มบางของซิลิกอนและสารประกอบกึ่งตัวนำอื่นๆ เช่น คอปเปอร์อินเดียมไดเซเลไนด์และแคดเมียมเทลลูไรด์ ซึ่งติดตั้งบนพื้นผิวกระจก แต่ในขณะที่ราคาถูกกว่าเซลล์โมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนมาก
แนะนำ ufaslot888g
