พลังงานแสงอาทิตย์อธิบายเซลล์แสงอาทิตย์และไฟฟ้า

เซลล์แสงอาทิตย์จะเปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า

เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์แบบไม่ใช้กลไกที่แปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์บางชนิดสามารถเปลี่ยนแสงประดิษฐ์เป็นไฟฟ้าได้

โฟตอนนำพาพลังงานแสงอาทิตย์

แสงแดดประกอบด้วยโฟตอนหรืออนุภาคของพลังงานแสงอาทิตย์ โฟตอนเหล่านี้มีพลังงานในปริมาณที่แตกต่างกันซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของ

ก

การไหลของกระแสไฟฟ้า

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ซึ่งแต่ละตัวมีประจุลบ ไปทางพื้นผิวด้านหน้าของเซลล์ทำให้เกิดความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของเซลล์ ความไม่สมดุลนี้ทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าเช่นขั้วลบและขั้วบวกของแบตเตอรี่ ตัวนำไฟฟ้าในเซลล์จะดูดกลืนอิเล็กตรอน เมื่อต่อตัวนำในวงจรไฟฟ้ากับโหลดภายนอก เช่น แบตเตอรี่ กระแสไฟฟ้าจะไหลในวงจร

ประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จะแตกต่างกันไปตามประเภทของเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์

ประสิทธิภาพที่เซลล์แสงอาทิตย์เปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้าจะแตกต่างกันไปตามประเภทของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพของโมดูล PV ที่วางจำหน่ายทั่วไปมีค่าเฉลี่ยน้อยกว่า 10% ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1980 เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 15% ในปี 2015 และปัจจุบันเข้าใกล้ 20% สำหรับโมดูลล้ำสมัย เซลล์แสงอาทิตย์รุ่นทดลองและเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับตลาดเฉพาะกลุ่ม เช่น ดาวเทียมอวกาศ มีประสิทธิภาพเกือบ 50%

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร

เซลล์แสงอาทิตย์เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ละเซลล์อาจมีขนาดแตกต่างกันไปตั้งแต่ประมาณ 0.5 นิ้วถึงประมาณ 4 นิ้ว อย่างไรก็ตาม เซลล์หนึ่งเซลล์จะผลิตไฟฟ้าได้เพียง 1 หรือ 2 วัตต์เท่านั้น ซึ่งเป็นพลังงานไฟฟ้าที่เพียงพอสำหรับการใช้งานเพียงเล็กน้อย เช่น สำหรับเปิดเครื่องคิดเลขหรือนาฬิกาข้อมือ

เซลล์ PV เชื่อมต่อทางไฟฟ้าในโมดูลหรือแผง PV ที่กันฝนและแดด โมดูล PV จะแตกต่างกันไปตามขนาดและปริมาณไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้ กำลังการผลิตไฟฟ้าของโมดูล PV จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนเซลล์ในโมดูลหรือในพื้นที่ผิวของโมดูล สามารถเชื่อมต่อโมดูล PV เป็นกลุ่มเพื่อสร้างอาร์เรย์ PV อาร์เรย์ PV สามารถประกอบด้วยโมดูล PV สองหรือหลายร้อยโมดูล จำนวนโมดูล PV ที่เชื่อมต่อในแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นตัวกำหนดปริมาณไฟฟ้าทั้งหมดที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้

เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ไฟฟ้ากระแสตรงนี้สามารถใช้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ ซึ่งในทางกลับกัน อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดจ่ายเป็นไฟฟ้ากระแสสลับในระบบส่งและจำหน่ายไฟฟ้า อุปกรณ์ที่เรียกว่า

เซลล์และโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุดเมื่อหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์โดยตรง โมดูล PV และอาร์เรย์สามารถใช้ระบบติดตามที่เคลื่อนย้ายโมดูลไปยังดวงอาทิตย์ตลอดเวลา แต่ระบบเหล่านี้มีราคาแพง ระบบ PV ส่วนใหญ่มีโมดูลอยู่ในตำแหน่งคงที่โดยโมดูลหันไปทางทิศใต้โดยตรง (ในซีกโลกเหนือ—ไปทางทิศเหนือในซีกโลกใต้โดยตรง) และในมุมที่ปรับประสิทธิภาพทางกายภาพและทางเศรษฐกิจของระบบให้เหมาะสมที่สุด

เซลล์แสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ถูกจัดกลุ่มเป็นแผง (โมดูล) และสามารถจัดกลุ่มแผงเป็นอาร์เรย์ขนาดต่างๆ เพื่อผลิตไฟฟ้าปริมาณน้อยถึงมาก เช่น สำหรับจ่ายไฟให้กับปั๊มน้ำสำหรับปศุสัตว์ สำหรับจ่ายไฟฟ้าสำหรับบ้าน หรือสำหรับสาธารณูปโภค- ขนาดการผลิตไฟฟ้า

ที่มา: ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (ลิขสิทธิ์)

การประยุกต์ใช้งานระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

เครื่องคิดเลขและนาฬิกาข้อมือสำหรับระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่เล็กที่สุด ระบบที่ใหญ่กว่าสามารถจ่ายไฟฟ้าเพื่อสูบน้ำ จ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์สื่อสาร จ่ายไฟฟ้าสำหรับบ้านเดี่ยวหรือธุรกิจ หรือสร้างอาร์เรย์ขนาดใหญ่ที่จ่ายไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าหลายพันราย

ข้อดีบางประการของระบบ PV คือ

“ระบบ PV สามารถจ่ายไฟฟ้าในสถานที่ที่ไม่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้า (สายไฟ) และยังสามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับ
â¢อาร์เรย์ PV สามารถติดตั้งได้อย่างรวดเร็วและมีขนาดใดก็ได้
â¢ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของระบบ PV ที่ตั้งอยู่บนอาคารมีน้อยมาก

ที่มา: ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (ลิขสิทธิ์)

ที่มา: ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (ลิขสิทธิ์)

ประวัติของไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้จริงตัวแรกได้รับการพัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2497 โดยนักวิจัยของ Bell Telephone ตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา เซลล์แสงอาทิตย์ถูกใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับดาวเทียมอวกาศของสหรัฐฯ ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้จ่ายไฟฟ้าในระยะไกลหรือ

สำนักงานสารสนเทศด้านพลังงานของสหรัฐ (EIA) ประมาณการว่าไฟฟ้าที่ผลิตในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ระดับสาธารณูปโภคเพิ่มขึ้นจาก 76 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ในปี 2551 เป็น 69 พันล้าน (kWh) ในปี 2562 โรงไฟฟ้าระดับสาธารณูปโภคมีกำลังการผลิตอย่างน้อย 1,000 กิโลวัตต์ (หรือ หนึ่งเมกะวัตต์) ของกำลังการผลิตไฟฟ้า EIA ประมาณการว่า 33 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงเกิดจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับกริดในปี 2562 เพิ่มขึ้นจาก 11 พันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงในปี 2557 ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กเป็นระบบที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้าน้อยกว่าหนึ่งเมกะวัตต์ ส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนอาคารและบางครั้งเรียกว่า