มุมมองเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ – ต้นทุนลดลงเมื่อเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ก้าวหน้า


แนะนำบทความ บทความ ความคิดเห็น พิมพ์บทความแบ่งปันบทความนี้บน Facebookแบ่งปันบทความนี้บน Twitterแบ่งปันบทความนี้บน Linkedinแบ่งปันบทความนี้ใน Redditแบ่งปันบทความนี้บน Pinterest
เมื่อพูดถึงเซลล์สุริยะ (PV) วอลล์สตรีทให้ความสำคัญกับบริษัทที่จัดตั้งขึ้นซึ่งใช้เทคโนโลยีซิลิคอนแบบดั้งเดิมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ราคาน้ำมันที่สูงเป็นประวัติการณ์จากความกังวลเรื่องอุปทานในระยะยาวทำให้ Wall Street เพิ่มความสนใจในบริษัทต่างๆ ที่พัฒนาเทคโนโลยีและวัสดุ PV อื่นๆ เพราะอย่างน้อยในอนาคตอันใกล้ เทคโนโลยี PV ทุกประเภทจะเติบโตได้ แม้ว่าราคาของโพลิซิลิคอนซึ่งเป็นวัสดุหลักที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์และเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิกอนแบบเดิมจะลดลงภายในหกเดือนข้างหน้า ราคาโพลีซิลิคอนที่ลดลงดูเหมือนจะลดความสนใจในเทคโนโลยีทางเลือกอื่นที่ไม่ใช่ซิลิคอน PV เนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์

อันที่จริง เป็นการง่ายที่จะคาดการณ์อุตสาหกรรมที่แบ่งกลุ่มด้วยการโฟกัสคู่ กลุ่มหนึ่งจะเน้นที่เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิกอนโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่มีความแข็ง โดยหลักแล้วในการใช้งานขนาดใหญ่ เช่น การผลิตพลังงานสำหรับสาธารณูปโภค ส่วนที่สองจะเน้นที่เทคโนโลยีต้นทุนต่ำโดยใช้วัสดุนาโนและพอลิเมอร์นำไ โซล่าเซลล์เชียงใหม่ ฟฟ้าเพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์ PV ที่ยืดหยุ่นสำหรับอาคารที่มีประสิทธิภาพและความสวยงามดีขึ้น

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอน

ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นโดยทั่วไป (12-22 เปอร์เซ็นต์) ของเซลล์แสงอาทิตย์แบบแข็งที่ใช้เทคโนโลยีซิลิกอนทำให้ซิลิคอนเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เลือกได้ แม้ว่าจะมีต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างสูง วิธีหนึ่งในการลดต้นทุนคือผ่านกระบวนการผลิตที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งเรียกว่าการเติบโตของริบบิ้นซิลิกอนซึ่งลดจำนวนขั้นตอนการประมวลผลลงเหลือ 6 ขั้นตอนจากเก้าขั้นตอนที่ใช้ในการเติบโตของซิลิกอนจำนวนมากแบบธรรมดาโดยอิงจากเทคโนโลยีลิ่ม Evergreen Solar (www.evergreensolar.com) ซึ่งเป็นผู้นำที่ได้รับการยอมรับในด้านนี้ ได้พัฒนากระบวนการผลิตที่น่าสนใจโดยใช้เทคโนโลยีริบบอนซิลิกอน

ไม่ว่าเซลล์สุริยะแบบซิลิกอนจะใช้เทคโนโลยีการผลิตแท่งโลหะหรือริบบิ้นการเจริญเติบโตก็ตาม อย่างไรก็ตาม การเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานมักจะเป็นปัญหาเสมอ วิธีหนึ่งในการบรรลุประสิทธิภาพที่มากขึ้นคือการเพิ่มความไวสเปกตรัมของเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้พื้นที่กว้างหรือแตกต่างกันของรังสีดวงอาทิตย์ โดยจับคู่การปล่อยแสงอาทิตย์และให้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงที่สูงขึ้น และโดยการใช้ส่วนที่สูงกว่าของแสงแดดซึ่งกำจัดการสูญเสียผ่านความร้อนที่มากเกินไป ของเซลล์ซิลิกอน ตัวอย่างเช่น สิทธิบัตรปี 2547 “High Efficient PN Junction Solar Cell” (US6696739B2) อธิบายเซลล์แสงอาทิตย์ที่แสดงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่ดีขึ้นโดยลดการสูญเสียการบังแสงในขณะที่ลดต้นทุนการผลิต

อีกวิธีหนึ่งในการลดต้นทุนคือการใช้เทคนิคโฟโตโวลตาอิกแบบเข้มข้น องค์ประกอบออปติคัลแบบพาสซีฟใช้เพื่อรวมแสงแดดบนเซลล์สุริยะซึ่งส่งผลให้มีการส่งออกพลังงานมากขึ้นในขณะที่ใช้เซลล์ PV น้อยลง

ฟิล์มบางและเซลล์แสงอาทิตย์หรือพลาสติกหรือโพลีเมอร์

เซลล์ PV รุ่นแรกที่พัฒนาขึ้นในปี 1970 ใช้ซิลิกอนชนิดผลึกเดี่ยวหรือผลึกโพลีคริสตัลลีน แผงเหล่านี้เป็นแผงแข็งที่คนส่วนใหญ่นึกถึงทุกครั้งที่มีการกล่าวถึงเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์ PV เหล่านี้ทำจากเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ในแก้วและต้องใช้กระบวนการผลิตที่ซับซ้อน

รุ่นที่สองซึ่งพัฒนาขึ้นในยุค 80 เรียกว่าฟิล์มบาง ยังคงต้องใช้แรงดันต่ำ การสะสมฟิล์มที่อุณหภูมิสูง และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน เซลล์แคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe) เป็นเทคโนโลยีที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในยุคนี้ เนื่องจากมีประสิทธิภาพการแปลงที่สูงมาก รวมกับแถบคาดที่ใกล้เคียงกับค่าที่เหมาะสมที่สุดที่คำนวณตามทฤษฎีสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้แสงแดดที่ไม่เข้มข้น นี่เป็นเซลล์ PV ในอุดมคติสำหรับใช้ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบเข้มข้น

เซลล์รุ่นที่สองเหล่านี้ส่วนใหญ่วางอยู่บนกระจก ดังนั้นจึงยังคงแข็งอยู่ อย่างไรก็ตาม Global Solar (www.globalsolar.com) ได้ประกาศเมื่อเดือนมีนาคม 2551 ว่าได้พัฒนากระบวนการที่เป็นกรรมสิทธิ์สำหรับการผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางแบบยืดหยุ่นทองแดงอินเดียมแกลเลียม แกลเลียม (CIGS) ในขณะที่บริษัทอื่นๆ ผลิต CIGS บนกระจก แต่ Global Solar ถือเป็นบริษัทเดียวที่มี CIGS ในด้านวัสดุที่มีความยืดหยุ่น เซลล์ CIGS วางอยู่บนแผ่นรองสแตนเลสซึ่งทำให้น้ำหนักเบาและทนทาน

เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์

เซลล์แสงอาทิตย์หรือโพลีเมอร์ที่ใช้พลาสติกหรือโพลีเมอร์ ซึ่งพัฒนาขึ้นในทศวรรษ 1990 ถือเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ยุคที่สาม เซลล์เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิก เซลล์เหล่านี้ใช้สีย้อมแสงหรือสีไวแสงและนำพอลิเมอร์ที่สามารถผลิตได้ด้วยความเร็วสูงและอุณหภูมิต่ำ

ต้นทุนการผลิตสามารถลดลงได้เป็นผลจากการใช้กระบวนการที่มีอุณหภูมิต่ำเหมือนกับการพิมพ์แทนการใช้กระบวนการสะสมสูญญากาศที่อุณหภูมิสูงซึ่งมักใช้ในการผลิตขั้นแรก