หลักการผลิตไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์

แสงอาทิตย์ส่องไปที่จุดเชื่อมต่อ PN ของเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้เกิดคู่รู-อิเล็กตรอนคู่ใหม่ ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของจุดเชื่อมต่อ PN รูจะไหลจากบริเวณ P ไปยังบริเวณ N และอิเล็กตรอนจะไหลจากบริเวณ N ไปยังบริเวณ P เมื่อต่อวงจรแล้ว กระแสจะเกิดขึ้น นั่นคือการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์แบบโฟโตอิเล็กทริก

การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์มีสองประเภท ประเภทแรกคือโหมดการแปลงแสง-ความร้อน-ไฟฟ้า และอีกประเภทหนึ่งคือโหมดการแปลงแสง-ไฟฟ้าโดยตรง

(1) วิธีการแปลงแสง-ความร้อน-ไฟฟ้าใช้พลังงานความร้อนที่เกิดจากรังสีดวงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไป พลังงานความร้อนที่ถูกดูดซับจะถูกแปลงเป็นไอน้ำของตัวกลางทำงานโดยตัวเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ จากนั้นกังหันไอน้ำจะถูกขับเคลื่อนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการแรกคือกระบวนการแปลงความร้อนแสง กระบวนการหลังคือกระบวนการแปลงความร้อน-ไฟฟ้า

(2) เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคใช้ในการแปลงพลังงานรังสีแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง อุปกรณ์พื้นฐานของการแปลงโฟโตอิเล็กทริคคือเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานแสงอาทิตย์แสงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเนื่องจากเอฟเฟกต์โวลต์ของโฟโตเจนเนอเรชัน มันเป็นโฟโตไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสงไปที่โฟโตไดโอด โฟโตไดโอดจะเปลี่ยนพลังงานแสงจากแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าและสร้างกระแสไฟฟ้า เมื่อเซลล์จำนวนมากเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมหรือแบบขนาน เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีกำลังไฟฟ้าเอาท์พุตค่อนข้างใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้

ปัจจุบันผลึกซิลิคอน (รวมถึงโพลีซิลิคอนและโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน) เป็นวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ที่สำคัญที่สุด โดยมีส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 90% และในอนาคตเป็นเวลานานจะยังคงเป็นวัสดุกระแสหลักของเซลล์แสงอาทิตย์

เป็นเวลานานแล้วที่เทคโนโลยีการผลิตวัสดุโพลีซิลิคอนได้รับการควบคุมโดยโรงงาน 10 แห่งจาก 7 บริษัทใน 3 ประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และเยอรมนี ซึ่งก่อให้เกิดการปิดล้อมทางเทคโนโลยีและการผูกขาดตลาด

ความต้องการโพลีซิลิคอนส่วนใหญ่มาจากเซมิคอนดักเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์ ตามความต้องการความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกัน แบ่งออกเป็นระดับอิเล็กทรอนิกส์และระดับแสงอาทิตย์ โพลีซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์มีสัดส่วนประมาณ 55% และโพลีซิลิคอนระดับแสงอาทิตย์มีสัดส่วน 45%

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม PHOTOVOLTAIC ความต้องการโพลีซิลิคอนในเซลล์แสงอาทิตย์จึงเติบโตเร็วกว่าการพัฒนาโพลีซิลิคอนเซมิคอนดักเตอร์ และคาดว่าความต้องการโพลีซิลิคอนแสงอาทิตย์จะเกินความต้องการโพลีซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์ภายในปี 2551

ในปี 1994 การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วโลกทั้งหมดมีเพียง 69MW แต่ในปี 2004 มีการผลิตได้เกือบ 1,200MW เพิ่มขึ้น 17 เท่าในเวลาเพียง 10 ปี ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์จะแซงหน้าพลังงานนิวเคลียร์ในฐานะแหล่งพลังงานพื้นฐานที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 21