วิธีลดขนาดเซลล์แสงอาทิตย์

แสงแดดเป็นปัจจัยหนึ่งที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและชีวิตของทุกสิ่ง ดูเหมือนว่าจะไม่สิ้นสุด ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์จึงกลายเป็นแหล่งพลังงาน "อนาคต" ในแง่ดีมากที่สุดรองจากพลังงานลมและพลังงานน้ำ เหตุผลในการเพิ่มคำนำหน้า "อนาคต" ก็คือพลังงานแสงอาทิตย์ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แม้ว่าแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์จะมีข้อได้เปรียบหลายประการ แต่อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศกลับมีส่วนเกิน เนื่องจากความสามารถในการแปลงพลังงานที่อ่อนแอและการใช้ทรัพยากรไม่เพียงพอ

การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์น่าจะสืบย้อนไปถึงกลางศตวรรษที่ 19 ในเวลานั้น การประดิษฐ์การใช้พลังงานไอน้ำเพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าทำให้ผู้คนตระหนักว่าพลังงานความร้อนและพลังงานไฟฟ้าสามารถแปลงเป็นพลังงานซึ่งกันและกันได้ และพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานความร้อนโดยตรงที่สุด จนถึงขณะนี้แผงโซลาร์เซลล์น่าจะเป็นแผงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในตลาดพลเรือน พวกเขาสามารถดูดซับแสงแดดและแปลงพลังงานรังสีแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าทั้งทางตรงและทางอ้อมผ่านเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกหรือเอฟเฟกต์โฟโตเคมีคอล

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ โดยเฉพาะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา พกพาสะดวก และมีฟังก์ชันการใช้งานมากมาย ผู้ใช้จึงไม่ถูกจำกัดด้วยสภาพแวดล้อมระหว่างการใช้งาน และเวลาการทำงานยาวนาน ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมจึงกลายเป็นตัวเลือกที่พบบ่อยที่สุดแม้ว่าแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งานสั้นก็ตาม

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียม ข้อเสียประการหนึ่งของเซลล์แสงอาทิตย์คือไม่สามารถแยกออกจากแสงแดดได้ การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าจะซิงโครไนซ์กับแสงแดดแบบเรียลไทม์ ดังนั้นสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์จึงสามารถใช้ได้เฉพาะในเวลากลางวันหรือเฉพาะวันที่มีแสงแดดจ้าเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ตราบใดที่ชาร์จเต็มแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมจะแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมตรงที่แบตเตอรี่จะหมดจากข้อจำกัดด้านเวลาและสภาพแวดล้อม และสามารถใช้งานได้อย่างยืดหยุ่น

ความยากลำบากในการ "ลดขนาด"พลังงานแสงอาทิตย์

เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ไม่สามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดใหญ่สำหรับการใช้งานจริง นักวิจัยจึงเกิดแนวคิดที่จะใช้เซลล์แสงอาทิตย์ร่วมกับแบตเตอรี่ความจุขนาดใหญ่พิเศษ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นระบบจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์ชนิดที่ใช้กันมากที่สุด แบตเตอรี่ความจุสูงระดับคลาส การรวมกันของทั้งสองผลิตภัณฑ์ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่อยู่แล้วกลายเป็น "ใหญ่" มากยิ่งขึ้น หากคุณต้องการนำไปใช้กับอุปกรณ์มือถือ คุณต้องผ่านกระบวนการ "ลดขนาด" ก่อน

เนื่องจากอัตราการแปลงพลังงานไม่สูง พื้นที่แสงอาทิตย์ของเซลล์แสงอาทิตย์จึงมักจะมีขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นปัญหาทางเทคนิคสำคัญประการแรกที่ต้องเผชิญในการ "ลดขนาด" ขีดจำกัดปัจจุบันของอัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์คือประมาณ 24% เมื่อเทียบกับการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาแพง เว้นแต่จะใช้ในพื้นที่ขนาดใหญ่ การใช้งานจริงของมันจะลดลงอย่างมาก นับประสาอะไรกับการใช้งานในอุปกรณ์เคลื่อนที่

เนื่องจากอัตราการแปลงพลังงานไม่สูง พื้นที่แสงอาทิตย์ของแผงโซลาร์เซลล์จึงมักจะมีขนาดใหญ่กว่า

โซลาร์เซลล์ “เพรียวบาง” ได้อย่างไร?

การรวมเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับแบตเตอรี่ลิเธียมรีไซเคิลเป็นหนึ่งในแนวทางการวิจัยและพัฒนาในปัจจุบันของนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการระดมเซลล์แสงอาทิตย์อีกด้วย ผลิตภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์แบบพกพาที่พบมากที่สุดคือแบตสำรอง โดยการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าและเก็บไว้ในแบตเตอรี่ลิเธียมในตัว ธนาคารพลังงานแสงอาทิตย์สามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือ กล้องดิจิตอล แท็บเล็ต และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ซึ่งทั้งประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถก้าวไปสู่อุตสาหกรรมได้อย่างแท้จริง แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ เซลล์ประเภทแรกคือเซลล์ผลึกซิลิคอน ได้แก่ เซลล์โพลีคริสตัลไลน์และเซลล์โมโนคริสตัลไลน์ ซึ่งมีส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 80% และเซลล์สุริยะที่สามารถก้าวไปสู่อุตสาหกรรมได้อย่างแท้จริง ประเภทที่ 2 คือ เซลล์ฟิล์มบาง ซึ่งแบ่งย่อยอีกเป็นเซลล์ซิลิคอนอสัณฐาน มีกระบวนการที่เรียบง่าย ต้นทุนต่ำ แต่มีประสิทธิภาพต่ำและมีสัญญาณของการลดลง

เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางมีความหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตรและสามารถโค้งงอและพับเก็บได้ พวกเขายังสามารถใช้วัสดุหลากหลายชนิดเป็นวัสดุพื้นผิวได้ สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับแบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อชาร์จได้ ซึ่งหมายความว่าเซลล์แสงอาทิตย์สามารถพัฒนาเป็นเครื่องชาร์จใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้ มันยังเป็นไปได้มาก นอกจากนี้เครื่องชาร์จชนิดนี้ยังนำเสนอได้หลายรูปทรงทำให้พกพาได้สะดวกยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่นการแขวนกระเป๋านักเรียนหรือเสื้อผ้าสามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือได้และปัญหาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ก็แก้ไขได้อย่างง่ายดาย

นักพัฒนาหลายคนเชื่อว่าแบตเตอรี่ลิเธียมที่ทำจากกราฟีนเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการแก้ปัญหาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่ หากสามารถปรับปรุงอัตราการแปลงของเซลล์แสงอาทิตย์ต่อหน่วยพื้นที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การชาร์จมือถือรูปแบบเจ๋งทุกที่ทุกเวลาจะกลายเป็นแหล่งพลังงานในอนาคต วิธีที่สมบูรณ์แบบในการใช้คำถาม

สรุป: พลังงานแสงอาทิตย์เป็นของขวัญที่ธรรมชาติมอบให้มากที่สุด แต่การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ยังไม่เป็นที่นิยมมากนัก ยังคงมีปัญหาเรื่องต้นทุนสูงและประสิทธิภาพการแปลงต่ำในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้า การเพิ่มอัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ต่อหน่วยพื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้นที่ทำให้เราใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและบรรลุการเปลี่ยนแปลงที่สมบูรณ์แบบจากพลังงานแสงอาทิตย์ไปเป็นพลังงานไฟฟ้า เมื่อถึงเวลานั้นการเคลื่อนที่ของเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่ใช่ปัญหาอีกต่อไป