เซลล์แสงอาทิตย์ อธิบายเกี่ยวกับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง

เซลล์แสงอาทิตย์ เลเยอร์ที่สร้างกันเป็น เซลล์แสงอาทิตย์ ชนิดฟิล์มบาง ที่ไม่ใช่ซิลิคอน 2 เซลล์แสดงอยู่ด้านล่าง ขอให้สังเกตว่ามีการกำหนดค่าพื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์ CIGS อยู่ 2 แบบ เซลล์ CIGS บนแก้วต้องการชั้นของโมลิบดีนัม เพื่อสร้างอิเล็กโทรดที่มีประสิทธิภาพ ชั้นพิเศษนี้ไม่จำเป็นในเซลล์ CIGS-on-foil เนื่องจากฟอยล์โลหะทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรด ชั้นของซิงค์ออกไซด์ ZnO ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดอื่นๆ ในเซลล์ CIGS คั่นกลางด้วยอีก 2 ชั้น

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รวมถึงแคดเมียมซัลไฟด์ เลเยอร์ทั้ง 2 นี้ทำหน้าที่เป็นวัสดุประเภท n และ p ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างกระแสของอิเล็กตรอน เซลล์แสงอาทิตย์แบบแคดเมียมลลูไรด์มีโครงสร้างคล้ายกัน อิเล็กโทรดหนึ่งทำจากชั้นของคาร์บอนเพสต์ผสมกับทองแดง ส่วนอีกอันทำจากดีบุกออกไซด์ SnO2 หรือแคดเมียมสแตนเนต Cd2 SnO4 สารกึ่งตัวนำในกรณีนี้คือแคดเมียมเทลลูไรด์ CdTe ซึ่งร่วมกับแคดเมียมซัลไฟด์ CdS จะสร้างชั้นชนิด n และชนิด p

ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์ PV ซึ่งประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางนั้น จะเปรียบเทียบกับเซลล์แบบเดิมได้อย่างไร ค่าสูงสุดทางทฤษฎีสำหรับเซลล์ซิลิคอนเวเฟอร์คือ ประสิทธิภาพประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ หมายความว่าพลังงานครึ่งหนึ่ง ที่กระทบเซลล์จะถูกเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า ในความเป็นจริง เซลล์ซิลิคอนเวเฟอร์มีประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์แบบแคดเมียมลลูไรด์ สูงถึงมากกว่า 15 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น มีข้อกังวลด้านสุขภาพเกี่ยวกับการใช้แคดเมียมในเซลล์แสงอาทิตย์ฟิล์มบาง แคดเมียมเป็นสารที่เป็นพิษสูง ที่สามารถสะสมในห่วงโซ่อาหาร เช่นเดียวกับปรอทนี่เป็นข้อบกพร่องของเทคโนโลยีใดๆ ที่คิดว่าตัวเองเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิวัติเขียว ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติและหน่วยงาน

เทคโนโลยีเหล่านี้จำนวนมากกำลังพิสูจน์ตัวเอง ว่ามีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเทคโนโลยีที่ต้องใช้แคดเมียม ต้นทุนเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด ในการใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์อย่างแพร่หลาย แผงเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเวเฟอร์แบบดั้งเดิม ต้องการกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและใช้เวลานาน

ซึ่งจะทำให้ต้นทุนไฟฟ้าต่อวัตต์สูงขึ้น เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบาง ที่ไม่ใช่ซิลิคอนผลิตได้ง่ายกว่ามาก ดังนั้น จึงช่วยขจัดอุปสรรคเหล่านี้ ความก้าวหน้าล่าสุดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด เมื่อเร็วๆ นี้มาพร้อมกับการผลิต CIGS-on-foil Nanosolar สร้างเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้กระบวนการที่คล้ายกับการพิมพ์ออฟเซตนี่คือวิธีการทำงาน อะลูมิเนียมฟอยล์เป็นรีมม้วน ผ่านแท่นพิมพ์ขนาดใหญ่ คล้ายกับที่ใช้ในการพิมพ์หนังสือพิมพ์ ม้วนกระดาษฟอยล์มีความกว้างเป็นเมตรและยาวหลายไมล์

สิ่งนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์สามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานที่แตกต่างกันได้มากขึ้น เครื่องพิมพ์ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมแบบเปิดโล่ง จะเคลือบสารกึ่งตัวนำหมึกบางๆ ลงบนพื้นผิวอะลูมิเนียม นี่เป็นการปรับปรุงครั้งใหญ่เหนือการผลิตเซลล์ CIGS บนกระจกหรือเซลล์ แคดเมียมลลูไรด์ซึ่งจำเป็นต้องฝากเซมิคอนดักเตอร์ไว้ในห้องสุญญากาศ การพิมพ์แบบเปิดโล่งนั้นเร็วกว่ามากและราคาถูกกว่ามาก กดอีกฝากชั้น CdS และ ZnO ชั้นซิงค์ออกไซด์ไม่สะท้อนแสง

เพื่อให้แสงแดดส่องถึงชั้นเซมิคอนดักเตอร์ได้ สุดท้ายก็ตัดกระดาษฟอยล์เป็นแผ่นโซล่าเซลล์ การประกอบเซลล์เรียงแบบคล้ายกับที่ใช้ในเทคโนโลยีแสงอาทิตย์แบบซิลิคอนทั่วไป เป็นไปได้ในกระบวนการผลิตของ Nanosolar ซึ่งหมายความว่าคุณลักษณะทางไฟฟ้าของเซลล์ สามารถจับคู่เพื่อให้ได้การกระจายและผลผลิตของแผงที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แผงโซลาร์เซลล์แบบ CIGS บนกระจกไม่มีการประกอบเซลล์แบบเรียงลำดับ

เนื่องจากแผงประกอบด้วยเซลล์ที่เข้ากันไม่ได้ทางไฟฟ้า ผลผลิตและประสิทธิภาพของเซลล์จึงลดลงอย่างมาก แท่นพิมพ์ที่ใช้ในการพิมพ์เซมิคอนดักเตอร์นั้น ใช้งานและบำรุงรักษาได้ง่าย ไม่เพียงเท่านั้นวัตถุดิบยังสูญเสียน้อยมาก สิ่งนี้ก่อให้เกิดประสิทธิภาพโดยรวมของกระบวนการและลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ ไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมมีราคาประมาณ 3 ดอลลาร์ต่อวัตต์ ภูมิปัญญาดั้งเดิมชี้ให้เห็นว่าพลังงานแสงอาทิตย์

ซึ่งจะไม่สามารถแข่งขันได้จนกว่าจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ที่ 1 ดอลลาร์ต่อวัตต์ Nanosolar อ้างว่ากระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง และหมึกสารกึ่งตัวนำที่ปฏิวัติวงการสามารถลดต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากแสงแดดเหลือเพียง 30 เซนต์ต่อวัตต์ หากเป็นเช่นนั้นจริงแสงอาทิตย์อาจแข่งขันกับถ่านหินได้ในที่สุด เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์ ขณะนี้ Nanosolar มีคำสั่งซื้อ 12 เดือนที่พยายามดำเนินการให้สำเร็จ

ลูกค้ารวมถึงบริษัทและเทศบาลทั่วโลก ผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางรายอื่นก็ยุ่งเช่นกัน เฟิร์ส โซลาร์ ในรัฐโอไฮโอกำลังทำงานร่วมกับ Juwi Solar เพื่อสร้างสนามพลังงานแสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง แคดเมียมลลูไรด์ขนาด 40 เมกะวัตต์ในเมืองแซกโซนี ประเทศเยอรมนี ซึ่งจะแล้วเสร็จในปี 2552 และฮอนด้ากำลังทดลองสร้าง CIGS แบบฟิล์มบางแบบบูรณาการในโรงงานในญี่ปุ่น อย่างไรก็ตาม หากเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางบรรลุศักยภาพสูงสุด

ซึ่งเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการถึงอนาคต ที่พลังงานแสงอาทิตย์แพร่หลายพอๆ กับแสงอาทิตย์ เซลล์ฟิล์มบางสามารถปกคลุมหลังคา หรือสร้างส่วนหน้าของอาคารทั่วเมือง พวกมันสามารถรวมเข้ากับงูสวัดหลังคา เพื่อการติดตั้งที่ง่ายดายในบ้านใหม่ทุกหลังที่กำลังสร้าง สามารถช่วยขับเคลื่อนรถยนต์ และรถบรรทุกพลังงานแสงอาทิตย์รุ่นใหม่ได้

บทความที่น่าสนใจ : น้ำ อธิบายลักษณะที่ถูกสุขลักษณะและปัญหาในการปกป้องน้ำ