การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เติบโตอย่างรวดเร็วทั่วโลกในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ส่วนที่ดีที่สุดคือต้นทุนของพวกเขาลดลงอย่างมากถึง 99% ในช่วงสี่ทศวรรษที่ผ่านมาดังนั้นจึงไม่มีเวลาไหนดีไปกว่าตอนนี้ที่จะใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะอาดสำหรับบ้านหรือธุรกิจของคุณเพื่อลดค่าไฟฟ้า
จากข้อมูลปี 2018 จาก International Renewable Energy Alliance (IRENA) สหรัฐอเมริกาเป็นผู้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์รายใหญ่อันดับสามของโลกรองจากจีนและญี่ปุ่น สหราชอาณาจักรอยู่ในอันดับที่ 7 ตามด้วยออสเตรเลียในอันดับที่ 8
เมื่อใกล้ถึงทศวรรษการคาดการณ์พลังงานแสงอาทิตย์ก็ไม่เคยสดใสขึ้น ในความเป็นจริงผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมคาดการณ์ว่าสหรัฐฯจะติดตั้งสิ่ง ประดิษฐ์ จาก พลังงาน แสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์เป็นสองเท่าจากสองล้านคนเป็นสี่ล้านคนภายในปี 2566
การเติบโตส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นอย่างคาดเดาได้ในแคลิฟอร์เนียที่มีแดด แต่รัฐอื่น ๆ อีกหลายแห่งก็เป็นผู้นำโครงการพลังงานแสงอาทิตย์เช่นกัน สังเกตจากกราฟด้านล่างว่ารัฐสามในห้าอันดับแรกที่เป็นผู้นำในการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในปี 2019 อยู่ในแถบตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกา
แม้แต่สหราชอาณาจักรที่มีดวงอาทิตย์น้อยกว่าหลายส่วนของสหรัฐอเมริกาก็มีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์มากกว่าหนึ่งล้านแผงในปี 2018 เพิ่มขึ้นเกือบ 2% (ในแง่ของการผลิตไฟฟ้า) จากปีที่แล้ว
ขณะเดียวกันออสเตรเลียมียอดติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ถึง 2 ล้านเครื่องในปี 2561
ในแง่ของแนวโน้มพลังงานแสงอาทิตย์นี้ไม่ว่าคุณจะหันไปทางไหนก็เร่งด้วยความเร่งด่วนในการหยุดการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและเปลี่ยนเป็นพลังงานหมุนเวียน 100% โดยเร็วที่สุดบางทีคุณอาจคิดว่าถึงเวลาแล้วที่จะต้องกระโดดขึ้นเครื่องบิน
ถ้าเป็นเช่นนั้นยินดีต้อนรับสู่การปฏิวัติพลังงานแสงอาทิตย์!
หนึ่งในข้อกังวลหลักเมื่อคุณพิจารณาการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านหรือธุรกิจของคุณในตอนแรกคือการเลือกประเภทแผงโซลาร์เซลล์ที่ดีที่สุดสำหรับคุณ
ในบทความนี้คุณจะได้เจาะลึกเกี่ยวกับตัวเลือกหลักสามประการสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน เหล่านี้คือ:
- โมโนคริสตัลไลน์
- โพลีคาร์บอเนต
- ฟิล์มบาง
เทคโนโลยีที่สนับสนุนแผงโซลาร์เซลล์ทั้งสามประเภทนี้ได้ทำการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานของคุณได้ดีขึ้น
นอกจากนี้เราจะสำรวจสิ่งที่เกิดขึ้นและกำลังจะเกิดขึ้นในโลกพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งรวมถึงเทคโนโลยีต่างๆเช่น:
แสงอาทิตย์สองหน้า
เซลล์ PV เข้มข้น (โฟโตโวลเทอิก)
กระเบื้องแสงอาทิตย์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่โปร่งใส
นวัตกรรมทั้งหมดนี้ในด้านพลังงานแสงอาทิตย์เป็นนวัตกรรมล้ำยุคและอีกมากมายโดยเฉพาะไบเฟเชียลและ CPV มีวางจำหน่ายทั่วไปในบางภูมิภาคและมีราคาที่สามารถแข่งขันได้ พวกเขาให้คำมั่นสัญญามากมายในการส่งเสริมส่วนพลังงานสีเขียวของส่วนผสมการใช้พลังงานทั่วโลก
ตัวอย่างเช่นคาดว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสองหน้าจะเพิ่มกำลังการผลิตเป็นสิบเท่าภายในปี 2567 เป็น 28,000 เมกะวัตต์ (MW)! สำหรับการอ้างอิงค่าเฉลี่ยของบ้านอเมริกันในปัจจุบันที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพียงหนึ่งเมกะวัตต์อยู่ที่ประมาณ 190
ในบทความนี้ก่อนอื่นเราจะพิจารณาว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั้งหมดทั้งที่ผลิตในเชิงพาณิชย์และที่กำลังจะมาถึงมีอะไรเหมือนกันนั่นคือเซลล์แสงอาทิตย์ที่ฝังอยู่ในระบบแผงโซลาร์เซลล์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ 3 ประเภทหลักในตลาดปัจจุบัน
ขึ้นอยู่กับความต้องการพลังงานงบประมาณความชอบเครื่องสำอางและการจัดสรรพื้นที่สิ่งสำคัญคือต้องชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของแผงโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านหรือธุรกิจของคุณ
แผงเซลล์แสงอาทิตย์สองประเภทนี้ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบแยกเดี่ยว ในทางทฤษฎีประสิทธิภาพสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 33% ประสิทธิภาพสูงสุดที่ทำได้ในปัจจุบันของเซลล์แยกทางเดียวคือประมาณ 22%
แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางอาจเป็นทางแยกเดียวหรือหลายทางขึ้นอยู่กับวัสดุ เซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายทางแยกทำจากวัสดุที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละเซลล์จะจับโฟตอนที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้ดีที่สุด ในลักษณะนี้แสงแดดสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ Monocrystalline
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์สร้างจากผลึกซิลิกอนชิ้นเดียวที่หั่นเป็นแผ่นเวเฟอร์แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ประกอบด้วยแถวและคอลัมน์ของแผ่นเวเฟอร์เหล่านี้ เนื่องจากผลึกซิลิโคน (หรือที่เรียกว่าแท่งโลหะ) เป็นทรงกระบอกการหั่นเป็นแผ่นเวเฟอร์จึงทำให้มีขอบมน
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ Polycrystalline
แผงโซลาร์เซลล์ Polycrystalline (เรียกอีกอย่างว่า multi-crystalline) มีเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีชิ้นส่วนผลึกของซิลิคอนหลายชิ้น ชิ้นส่วนอาจเป็นชิ้นส่วนที่เหลือจากการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ มีการจัดเรียงในลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอ จากนั้นนำมาหลอมรวมกันและกลายเป็นก้อนแข็งก่อนที่จะตัดเป็นเวเฟอร์ เวเฟอร์แต่ละชิ้นมีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามากกว่าแบบโมโนคริสตัลไลน์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง
เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นที่สองแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางสามารถทำจากวัสดุหลายประเภท ได้แก่ :
- ซิลิคอนอสัณฐาน (ไม่มีตาข่ายคริสตัล)
- แกลเลียมอาร์เซไนด์
- ทองแดงอินเดียมแกลเลียมซีลีเนียม (CIGS)
- แคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe)
เวเฟอร์ของเซลล์ฟิล์มบางแต่ละชนิดมีความบางมากเมื่อเทียบกับชนิดอื่น ๆ ทำให้มีความยืดหยุ่น อาจใช้กาวติดกับพื้นผิวโดยตรง (เช่นหลังคาเรือหรือ RV ของคุณ) หรือติดตั้งเป็นเฟรมที่ทนทาน (ชั้นวาง) เหมือนกับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปประเภทอื่น ๆ
นี่คือตารางสรุปของแผงโซลาร์เซลล์ที่พบบ่อยที่สุดสามประเภท:
ประเภทแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพของวัสดุลักษณะต้นทุน
- Monocrystalline บริสุทธิ์ผลึกซิลิกอนเดี่ยวสูง (18% หรือสูงกว่าเล็กน้อย) เซลล์สีดำหรือสีน้ำเงินเข้มสูงสุดที่มีมุมมน
- ชิ้นส่วนของ Polycrystalline Silicon ขนาดกลาง (15-17%) เซลล์สี่เหลี่ยมสีน้ำเงินสูง
- ฟิล์มบางต่ำสุด (11% แต่อาจถึง 15%) พื้นผิวเครื่องแบบสีดำหรือสีน้ำเงินต่ำสุด
4 นวัตกรรมแผงโซลาร์เซลล์
เป้าหมายที่ครอบคลุมของการวิจัยและพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์คือ:
- เพิ่มประสิทธิภาพ
- ลดต้นทุนวัสดุ
- เพิ่มอายุการใช้งานของระบบสุริยะ
- เพิ่มความสวยงาม
แม้ว่าเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์บางอย่างต่อไปนี้จะมีวางจำหน่ายทั่วไปในบางพื้นที่ในตอนนี้ แต่นี่คือภาพรวมของสิ่งที่คุณคาดหวังได้จากทุกหนทุกแห่งเมื่อการปฏิวัติพลังงานหมุนเวียนก้าวหน้า
เคล็ดลับการจัดซื้อแผงโซลาร์เซลล์: เมื่อคุณเริ่มรับค่าประมาณสำหรับแผงโซลาร์เซลล์บนชั้นดาดฟ้าหรือสนามหลังบ้านของคุณให้สอบถามเกี่ยวกับความพร้อมใช้งานของเทคโนโลยีใหม่ ๆ คุณอาจจะโชคดี!
เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบสองหน้า
แผงโซลาร์เซลล์แบบ“ สองหน้า” สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าผ่านโฟตอนสัมผัสกับเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งสองด้าน
เมื่อแสงแดดกระทบด้านบนของแผงโซลาร์เซลล์ทำให้เซลล์ PV บางส่วนเปิดใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์จะยังคงส่องต่อไปและผ่านแผง จากนั้นบางส่วนจะสะท้อนกลับออกมาจากพื้นผิวใต้แผง (เช่นหลังคา) รังสีสะท้อนเหล่านี้ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ด้านล่างเปิดใช้งานโฟตอนต่อไป
Bifacials อาจเป็นได้ทั้ง monocrystalline หรือ polycrystalline
เทคโนโลยี PV เข้มข้น (CPV)
หนึ่งในเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์ที่ล้ำยุคที่สุดใช้เลนส์หรือกระจกโค้งเพื่อให้แสงแดดส่องตรงไปยังจุดใดจุดหนึ่งด้วยเหตุนี้จึงมุ่งเน้นไปที่เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเล็กหลายทางแยก
โดยพื้นฐานแล้ว CPV จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานจากการแพร่กระจายของแสงแดดบนพื้นผิวขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพจึงดีขึ้นอย่างมากยิ่งกว่าที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์จะส่งมอบ
ตอนนี้ CPV มีราคาแพงเนื่องจากส่วนประกอบเพิ่มเติมเช่นตัวติดตามแสงอาทิตย์และกลไกการทำความเย็น
เทคโนโลยีกระเบื้องแสงอาทิตย์
ในปี 2559 Elon Musk จาก Tesla ได้ประกาศแนวคิดเกี่ยวกับหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งกระเบื้องโซลาร์เซลล์ (เรียกอีกอย่างว่าแผ่นโซลาร์เซลล์หรืองูสวัดแสงอาทิตย์) กระเบื้องโซลาร์เซลล์ทำหน้าที่เหมือนแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิม พวกเขาอาจสร้างจากวัสดุฟิล์มบางหรือซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์
ปัจจุบันกระเบื้องแสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ทั่วไปเล็กน้อย
อย่างไรก็ตามระบบแผงโซลาร์เซลล์นี้ไม่มีชั้นวางรองรับที่แผงโซลาร์เซลล์แบบเดิมวางอยู่ดังนั้นจึงถือว่าดึงดูดสายตามากกว่าการติดตั้งทั่วไป กระเบื้องพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับการติดตั้งเหมือนกับงูสวัดยางมะตอยทั่วไปและครอบคลุมพื้นผิวหลังคาทั้งหมด
Tesla ประเมินว่าหลังคาโซลาร์เซลล์มีราคาประมาณ 22 เหรียญ / ตร.ม. ฟุตในขณะที่คนอื่น ๆ คำนวณป้ายราคา 35 เหรียญ / ตร.ม. ฟุตเพื่อให้ครอบคลุมถึงบ้านขนาดเฉลี่ยที่มีงูสวัดแสงอาทิตย์อาจมีราคาสูงถึง 45,000 เหรียญหรือมากกว่า
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่โปร่งใส
ค้นพบโดยนักวิจัยของ MIT แผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสจะจับเฉพาะช่วงความยาวคลื่นของแสงที่ตาเรามองไม่เห็น (ใกล้อินฟราเรดและอัลตราไวโอเลต) ในขณะที่ปล่อยให้แสงที่มองเห็นผ่านได้
ดังนั้นทุกอย่างในทางทฤษฎีตั้งแต่โทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปไปจนถึงหน้าต่างอาจมีแผงโซลาร์เซลล์โปร่งใสบนพื้นผิวซึ่งผลิตไฟฟ้าได้ แต่คุณไม่มีทางรู้เลย!
นี่คือแผนผังของเซลล์แสงอาทิตย์แบบโปร่งใสซึ่งมีต้นทุนต่ำในการบูตซึ่งนำมาจากแหล่งข้อมูล MIT ที่เชื่อมโยงในส่วนนี้
ปัจจุบันประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสอยู่ในระดับต่ำ แต่นักวิจัยเห็นว่ามีโอกาส 11% หรือมากกว่านั้นในอนาคตอันใกล้ อย่างไรก็ตามโปรดทราบว่าหากเซลล์เหล่านี้ครอบคลุมหน้าต่างทั้งหมดของตึกระฟ้าขนาดใหญ่เช่นแม้แต่ประสิทธิภาพ 5% ก็สามารถหักล้าง 25% ของต้นทุนทั้งหมดของความต้องการพลังงานของอาคารได้อย่างง่ายดาย
ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสเหนือแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปคือไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่กว้างขวางหรือในน้ำ (เช่นเดียวกับโซลาร์ฟาร์มทั่วไป)
คาดว่าจะมีการใช้งานเชิงพาณิชย์ครั้งแรก (สำหรับโทรศัพท์เคลื่อนที่) ในอีกไม่กี่ปี
ลองนึกภาพว่าการใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใสสำหรับหน้าต่าง (หน้าต่างพลังงานแสงอาทิตย์) ในพื้นที่ในเมืองจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร! การบรรลุความสำเร็จครั้งสำคัญในนวัตกรรมพลังงานแสงอาทิตย์นี้จะทำให้รูปแบบการใช้พลังงานของโลกหันไปใช้พลังงานหมุนเวียนจากดวงอาทิตย์อย่างแน่นอน
ประเด็นสำคัญเกี่ยวกับประเภทของแผงโซลาร์เซลล์
การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ได้รับความนิยมและประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นในขณะที่ราคาลดลงเนื่องจากการปฏิวัติพลังงานสีเขียว ตอนนี้เป็นเวลาที่เหมาะสำหรับการลงทุนในระบบแผงโซลาร์เซลล์
แผงโซลาร์เซลล์ที่พบมากที่สุดสำหรับใช้ในบ้านประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์โพลีคริสตัลไลน์หรือฟิล์มบาง ประสิทธิภาพและต้นทุนแตกต่างกันไป แผงโมโนคริสตัลไลน์มีราคาแพงที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางที่มีราคาแพงที่สุด แต่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด
เซลล์แสงอาทิตย์ Polycrystalline มักมีประสิทธิภาพปานกลางและต้นทุนที่เหมาะสม
มีการวิจัยและพัฒนาที่กระตือรือร้นในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ ๆ หนึ่งในกลุ่มที่มีแนวโน้มมากที่สุดซึ่งมีอยู่ในตลาดในบางพื้นที่หรือคาดว่าจะมีขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์สองหน้า CPV แผ่นโซลาร์เซลล์และแผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งใส
