ประเภทของแผงโซลาร์เซลล์: ในตลาดและในห้องทดลอง [2020]

เรื่องที่น่าสนใจล่าสุด

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:

  1. เพิ่มประสิทธิภาพ
  2. ลดต้นทุนวัสดุ
  3. เพิ่มอายุการใช้งานของระบบสุริยะ
  4. 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