แผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร?

แผงโซลาร์เซลล์มงกุฎหลังคาและป้ายริมถนนและช่วยให้ยานอวกาศขับเคลื่อน แต่แผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร?

พูดง่ายๆแผงโซลาร์เซลล์ทำงานโดยการอนุญาตให้โฟตอนหรืออนุภาคของแสงเคาะอิเล็กตรอนเป็นอิสระจาก อะตอมสร้างกระแสของไฟฟ้าตามที่มหาวิทยาลัยมินนิโซตาดูลูท- แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยหน่วยขนาดเล็กจำนวนมากที่เรียกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ - ซึ่งหมายความว่าพวกเขาเปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้า เซลล์จำนวนมากที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันประกอบแผงโซลาร์เซลล์

แต่ละเซลล์เซลล์แสงอาทิตย์นั้นเป็นแซนวิชที่ประกอบด้วยวัสดุกึ่งตัวนำสองชิ้น ตามการประชุมระดับบัณฑิตศึกษาแห่งชาติ 2555เซลล์แสงอาทิตย์มักจะทำจากซิลิคอน- สิ่งเดียวกันที่ใช้ในไมโครอิเล็กทรอนิกส์

ในการทำงานเซลล์แสงอาทิตย์จำเป็นต้องสร้างสนามไฟฟ้า เหมือนก สนามแม่เหล็กซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากเสาตรงข้ามสนามไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเมื่อค่าใช้จ่ายตรงข้ามถูกแยกออก เพื่อให้ได้ฟิลด์นี้ผู้ผลิต "ยาเสพติด" ซิลิคอนกับวัสดุอื่น ๆ ทำให้แซนวิชแต่ละชิ้นมีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบ

โดยเฉพาะพวกเขาเมล็ดพันธุ์ฟอสฟอรัสเข้าไปในชั้นบนสุดของซิลิกอนตามสมาคมเคมีอเมริกันซึ่งเพิ่มอิเล็กตรอนเพิ่มเติมด้วยประจุลบไปยังชั้นนั้น ในขณะเดียวกันชั้นล่างจะได้รับยา โบรอนซึ่งส่งผลให้อิเล็กตรอนน้อยลงหรือประจุบวก ทั้งหมดนี้รวมถึงสนามไฟฟ้าที่ทางแยกระหว่างชั้นซิลิกอน จากนั้นเมื่อแสงแดดของแสงแดดกระแทกอิเล็กตรอนที่ไม่มีอิเล็กตรอนสนามไฟฟ้าจะผลักอิเล็กตรอนออกจากทางแยกซิลิกอน

ส่วนประกอบอื่น ๆ ของเซลล์เปลี่ยนอิเล็กตรอนเหล่านี้ให้เป็นพลังงานที่ใช้งานได้ แผ่นโลหะนำไฟฟ้าที่ด้านข้างของเซลล์เก็บอิเล็กตรอนและถ่ายโอนไปยังสายไฟตามสำนักงานประสิทธิภาพการใช้พลังงานและพลังงานหมุนเวียน (EERE)- ณ จุดนั้นอิเล็กตรอนสามารถไหลได้เหมือนแหล่งไฟฟ้าอื่น ๆ

นักวิจัยได้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่ยืดหยุ่นและมีความยืดหยุ่นซึ่งมีความหนาเพียง 1.3 ไมครอน - ประมาณ 1/100th ความกว้างของเส้นผมของมนุษย์ - และเบากว่ากระดาษสำนักงาน 20 เท่า ในความเป็นจริงเซลล์มีน้ำหนักเบาจนสามารถนั่งได้ฟองสบู่แต่พวกเขาก็ผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากเท่ากับเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้แก้วนักวิทยาศาสตร์รายงานในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2559 ในวารสาร อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์- เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นมากขึ้นเช่นนี้สามารถรวมเข้ากับสถาปัตยกรรมได้การบินและอวกาศเทคโนโลยีหรือแม้กระทั่งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้-

มีเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทอื่น ๆ รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้น (CSP) ซึ่งทำงานในรูปแบบที่แตกต่างจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์เซลล์แสงอาทิตย์ แต่ทั้งหมดควบคุมพลังของแสงแดดเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าหรือน้ำร้อนหรืออากาศ

ทรัพยากรเพิ่มเติม

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์คุณสามารถดูวิดีโอนี้ได้โดยนาซ่า- นอกจากนี้คุณสามารถอ่านบทความ6 อันดับแรกที่คุณไม่รู้เกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์โดยกรมพลังงานของอเมริกา

บรรณานุกรม

“ พลังงานแสงอาทิตย์: อนาคตที่เป็นไปได้” ความยั่งยืนมหาวิทยาลัยมินนิโซตาดูลูท (2020)https://conservancy.umn.edu/bitstream

“ การทบทวนการเปรียบเทียบระหว่างเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิกอนแบบดั้งเดิมและเซลล์แสงอาทิตย์ CDTE แบบบาง ๆ ” การประชุมระดับบัณฑิตศึกษาแห่งชาติ (2012)https://www.researchgate.net

“ เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานอย่างไร” สมาคมเคมีอเมริกันhttps://www.acs.org

“ พื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์” สำนักงานประสิทธิภาพการใช้พลังงานและพลังงานหมุนเวียนhttps://www.energy.gov/eere/solar/solar-photovoltaic-cell-basics