เหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วเมื่อเร็วๆ นี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการลดการปล่อย CO₂ ที่ทำให้อุณหภูมิโลกสูงขึ้น สิ่งนี้ต้องการการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของการประหยัดพลังงานไปสู่แหล่งพลังงานหมุนเวียนราคาถูกที่สุดคือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV ) และการวิจัยที่ตีพิมพ์ ใหม่ของเรา ชี้ให้เห็นถึงวิธีที่เราสามารถลดต้นทุนของการเปลี่ยนแปลงให้ดียิ่งขึ้นไปอีกโดยใช้รูปแบบซิลิคอนที่ถูกกว่าสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง
ออสเตรเลียเป็นผู้นำในด้านการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์แต่การเดินทาง
ด้านพลังงานแสงอาทิตย์ของเราเพิ่งเริ่มต้นขึ้น ปีนี้ มนุษยชาติบรรลุเป้าหมายสำคัญ1 เทราวัตต์ (TW) – 1 ล้าน × 1 ล้านวัตต์ – ของความจุแสงอาทิตย์ที่ติดตั้ง อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่า อาจต้องใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ 70TWภายในปี 2593 เพื่อขับเคลื่อนทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจ
เพื่อช่วยผลักดันให้มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์อย่างรวดเร็วนี้ เราต้องการแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำ ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา การออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่บางรุ่นได้นำไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงเป็นประวัติการณ์ ปัญหาคือการออกแบบเหล่านี้ยังต้องการวัสดุคุณภาพสูงซึ่งมีราคาสูงกว่า
การวิจัยล่าสุดของเราชี้ให้เห็นว่าเราอาจคิดใหม่ถึงประเภทของซิลิกอนที่จำเป็นต่อการสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ได้ แผงเซลล์แสงอาทิตย์มากกว่า 95% ผลิตขึ้นจากซิลิคอน ซิลิกอนที่ใช้ทำเซลล์แสงอาทิตย์นั้นคล้ายกับที่ใช้ในชิปคอมพิวเตอร์ เป็นทรายที่บริสุทธิ์มาก
เพื่อให้เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานได้ เราจำเป็นต้องสร้างสนามไฟฟ้าเพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นสามารถไหลไปในทิศทางเดียวได้ สิ่งนี้ทำได้โดยการเพิ่มอะตอมของสิ่งเจือปนลงในซิลิกอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า “ยาสลบ”
ในการผลิตแผงเชิงพาณิชย์ ประเภทของซิลิกอนที่ใช้บ่อยที่สุดคือซิลิกอน “p-type” สารนี้เจือด้วยอะตอมที่มีอิเล็กตรอนน้อยกว่าซิลิคอน เช่น โบรอนหรือแกลเลียม จากนั้นเราสามารถใส่ชั้นบาง ๆ บนพื้นผิวที่เต็มไปด้วยอะตอมซึ่งมีอิเล็กตรอนพิเศษหนึ่งตัวเมื่อเทียบกับซิลิกอน ซึ่งเรียกว่าซิลิกอน “n-type” การวางซิลิคอนทั้งสองประเภทนี้เข้าด้วยกันจะก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า “จุดแยก pn”
ความแตกต่างอย่างมากของจำนวนอิเล็กตรอนระหว่างบริเวณ
p-type และบริเวณ n-type ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าในเซลล์สุริยะของเรา
แผงโซลาร์เซลล์แบบทั่วไปบนหลังคาของออสเตรเลียทุกวันนี้ผลิตขึ้นอย่างล้นหลามโดยใช้ซิลิกอนชนิด p เนื่องจากมีราคาถูกกว่าซิลิคอนชนิด “n-type” ทางเลือกประมาณ 10% ซึ่งเจือด้วยฟอสฟอรัส
นักวิจัยพยายามผลักดันประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นสำหรับผู้บริโภค ในปี 2560 เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนสามารถบันทึกประสิทธิภาพไว้ที่ 26.7% เมื่อเดือนที่แล้วLONGi Solarได้ประกาศประสิทธิภาพ 26.5% ซึ่งใกล้เคียงกับสถิติโลกสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทเดียวกันที่ผลิตในสภาพแวดล้อมการผลิตมากกว่าในห้องปฏิบัติการ
เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้เรียกว่า “ซิลิกอน เฮเทอโรจังก์ชัน” องค์ประกอบพิเศษของเซลล์สุริยะชนิดซิลิคอนเฮเทอโรจังก์ชั่นคือพื้นผิวถูกหุ้มด้วยชั้นบางมาก – ประมาณ 1,000 เท่าของซิลิคอนอสัณฐานที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์ ชั้นบางนี้ทำให้พื้นผิวเรียบขึ้นและลดการสูญเสียพลังงานได้มาก
ซันโยพัฒนาการออกแบบเซลล์นี้ในทศวรรษที่ 1990 ในขณะนั้น เวเฟอร์ซิลิคอนชนิด n คุณภาพสูงถูกนำมาใช้เพื่อผลิตเซลล์เฮเทอโรจังก์ชันของซิลิคอน แม้ว่าเวเฟอร์เหล่านี้จะมีราคาแพงกว่าก็ตาม
เหตุผลหลักคือแสงแดดทำให้เวเฟอร์ชนิด p ที่มีราคาถูกลดลง อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้และวิธีจัดการกับมันมาไกลตั้งแต่ทศวรรษที่ 1990
ช่วงเวลาหลอดไฟของเรา
ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา เซลล์สุริยะซิลิคอนเฮเทอโรจังก์ชั่นทั้งหมด รวมถึงเซลล์ที่ทำลายสถิติ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เวเฟอร์ซิลิคอนชนิด n ในโครงการวิจัยของเราเราต้องการทดสอบว่าสามารถใช้เวเฟอร์ p-type ที่มีราคาถูกกว่าได้หรือไม่
จากการทดสอบอย่างครอบคลุม เราพบว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบเฮเทอโรจังก์ชันที่ทำจากซิลิกอนชนิด p ทำงานได้ไม่ดีเช่นกัน เรางงกับสิ่งนี้ แต่วันหนึ่งเรามีช่วงเวลาแห่งหลอดไฟอย่างแท้จริง
เราตระหนักว่าการเปิดรับแสงในห้องโดยไม่ตั้งใจเป็นเวลาเพียงสิบวินาทีก่อนการทดสอบจะลดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ชนิด p ได้มากถึง 30mV ซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพลงได้จุดเปอร์เซ็นต์ (เช่น จาก 22% เป็น 21%) สิ่งนี้ทำให้เซลล์ของเราทำงานได้แย่กว่าที่คาดไว้มาก เช่นเดียวกับคนที่มีอาการแพ้อย่างรุนแรงจะมีความไวต่อละอองเกสรดอกไม้มากกว่าในฤดูใบไม้ผลิ เราตระหนักว่าเซลล์สุริยะซิลิคอนเฮเทอโรจังก์ชั่นประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ที่ทำจากเวเฟอร์ชนิด p มีความไวต่อการเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสงมากกว่ามาก
แนะนำ ufaslot888g
