Banner News & Activity

 

     วัสดุที่ต่างกันแสดงประสิทธิภาพที่ต่างกันและมีค่าใช้จ่ายที่ต่างกัน วัสดุสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ที่มีประสิทธิภาพจะต้องมีลักษณะที่ตรงกับสเปกตรัมของแสงที่มีอยู่ เซลล์บางตัวถูกออกแบบมาเพื่อแปลงความยาวคลื่นของแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เซลล์แสงอาทิตย์บางตัวจะเหมาะสำหรับการดูดซึมแสงนอกชั้นบรรยากาศของโลกได้เป็นอย่างดี วัสดุที่ดูดซับแสงมักจะสามารถใช้ในการกำหนดค่าทางกายภาพหลายอย่างเพื่อใช้ประโยชน์จากการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันและกลไกการแยกประจุ

     เซลล์แสงอาทิตย์อุตสาหกรรมถูกทำจากซิลิกอน monocrystalline , polycrystalline ซิลิคอน, ซิลิคอนอสัณฐาน, แคดเมียมเทลลูไรด์ หรือทองแดง อินเดียม selenide/ซัลไฟด์ หรือ ระบบที่ใช้วัสดุ multijunction ที่มีพื้นฐานจาก GaAs

     เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ในปัจจุบันจำนวนมากจะทำจากวัสดุที่เป็นกลุ่มที่ถูกตัดให้เป็นเวเฟอร์หนา ระหว่าง 180 ถึง 240 ไมโครเมตร แล้วนำไปผ่านขบวนการผลิตเหมือนเซมิคอนดักเตอร์อื่น

 

ลึกซิลิกอน Crystalline

โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วยซิลิคอนและกลไกการทำงานของมัน

     โดยทั่วไป, วัสดุที่เป็นกลุ่มก้อนที่แพร่หลายมากที่สุดสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์คือผลึกซิลิคอน crystalline (ย่อๆว่าเป็นกลุ่มของ c-Si) หรือที่เรียกว่า "ซิลิคอนเกรดแสงอาทิตย์" กลุ่มก้อนซิลิกอนแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามความเป็นผลึกและขนาดผลึกในก้อนโลหะ, ริบบิ้นหรือเวเฟอร์ เซลล์เหล่านี้จะขึ้นอยู่รอบแนวคิดของทางเชื่อมทั้งหมดดังนี้

     ซิลิกอน monocrystalline (c-Si) มักจะถุกผลิตโดยใช้กระบวนการ Czochralski. เวเฟอร์เซลล์คริสตัลเดี่ยวมีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงและเพราะพวกมันจะถูกตัดออกจากแท่งทรงกระบอก พวกมันจะไม่ครอบคลุมโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์สี่เหลี่ยมอย่างสมบูรณ์โดยไม่ต้องเสียซิลิกอน กลั่นจำนวนมาก ดังนั้นแผง C-Si ส่วนใหญ่ได้เปิดช่องว่างที่มุมทั้งสี่ของเซลล์

     ซิลิกอน polycrystalline หรือ ซิลิคอน multicrystalline (poly-Si or mc-Si) ทำจากโลหะ หล่อสี่เหลี่ยม - บล็อกขนาดใหญ่ของซิลิกอนหลอมละลายที่ถูกทำให้เย็นและเป็นผลึกอย่างระมัดระวัง เซลล์โพลี-Si มีราคาไม่แพงในการผลิตถูกกว่าเซลล์ซิลิคอนผลึกเดี่ยวแต่จะมี ประสิทธิภาพน้อยกว่า กรมข้อมูลพลังงานของสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่ายอดขายของซิลิคอนโพลี่คริสตัลไลน์ที่สูงขึ้นกว่ายอดขายของ monocrystalline

     ซิลิกอนริบบิ้น[24] เป็นโพลี่คริสตัลไลน์ ซิลิคอนชนิดหนึ่ง: มันจะเกิดขึ้นโดยการดึงฟิล์มบางแบนจากซิลิกอนหลอมเหลวและผลที่ได้จะเป็นโครงสร้างโพลึ่คริสตัลไลน์ เซลล์เหล่านี้มีประสิทธิภาพต่ำกว่า poly-Si แต่ประหยัดค่าใช้จ่าย การผลิตอันเนื่องมาจากการลดลงอย่างมากในการสูญเสียซิลิกอน เพราะวิธีการนี้ไม่จำเป็นต้อง เลื่อยจากแท่งสาร

     ซิลิกอนโมโน-เหมือน-มัลติ: ถูกพัฒนาในยุค 200X และถูกแนะนำในเชิงพาณิชย์ราวปี 2009, โมโน-เหมือน-มัลติ หรือ cast-mono ใช้ห้องหล่อโพลี่คริสตัลไลน์ที่มีอยู่กับ"เมล็ด" เล็กๆของวัสดุโมโน ผลที่ได้คือก้อนวัสดุเหมือนโมโนที่มีโพลีอยู่รอบนอก เมื่อแปรรูปออกจากกัน ส่วน ภายในจะเป็นเซลล์เหมิอนโมโนที่มีประสิทธิภาพสูง (แต่เป็นรูปสี่เหลี่ยมแทนที่จะเป็นรูป"ตัด") ในขณะที่ขอบด้านนอกจะถูกขายเป็นโพลีธรรมดา ผลที่ได้คือสายการผลิตเซลล์เหมือนโมโนในราคาของเหมือนโพลี่[25]

 

ฟิล์มบาง

     เทคโนโลยีฟิล์มบางช่วยลดปริมาณของวัสดุที่จำเป็นในการสร้างวัสดุที่ใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ฟิล์มบางส่วนใหญ่จะถูกคั่นกลางระหว่างสองบานหน้าต่างกระจกเพื่อทำให้เป็นโมดูล เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนใช้เพียงหนึ่งบานกระจกหน้าต่าง แผงฟิล์มบางจึงมีน้ำหนักประมาณสองเท่าของแผงผลึกซิลิกอน แม้ว่าพวกมันจะมีผลกระทบต่อระบบนิเวศน้อยกว่า(พิจารณาจากการวิเคราะห์ วงจรชีวิต) ส่วนใหญ่ของแผงแบบฟิล์มมีประสิทธิภาพการแปลงที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญตามหลังซิลิกอนอยู่ร้อยละ 2 ถึง 3 ได้มีการลงทุนขนาดใหญ่ในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ฟิล์มบางเนื่องจากการประสบความสำเร็จของ First Solar และสัญญาที่ไม่เป็นผลส่วนใหญ่ของค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าและความยืดหยุ่นเมื่อเทียบกับเซลล์ซิลิคอนเวเฟอร์

     แต่พวกมันไม่ได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์หลักเนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าและใข้พื้นที่ที่ใหญ่กว่าในการผลิตต่อวัตต์ที่สอดคล้องกัน แคดเมียมเทลลลูไรด์ (CdTe), ทองแดงอินเดียมแกลเลียม selenide (CIGS) และซิลิกอนอสัณฐาน (a-Si) เป็นสามเทคโนโลยีฟิล์มบางที่มักจะถูกใช้ในการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบกลางแจ้ง ณ ธันวาคม 2013, CdTe มีประสิทธิภาพด้านค่าใช้จ่ายที่ดีที่สุด (ค่าใช้จ่ายในการผลิตในสหรัฐต่อวัตต์ติดตั้งเป็น 0.59$ รายงานโดย First Solar) ใช้เทคโนโลยีฟิล์มบางกันอย่างแพร่หลายและเทคโนโลยี CIGS มีประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการสูงสุด (20.4% ณ ธันวาคม 2013) แม้ว่าเซลล์ CdTe ที่ผลิตโดย First Solar จะมีประสิทธิภาพทางอุตสาหกรรมสูงสุดและประสิทธิภาพของห้องปฏิบัติการสำหรับเทคโนโลยี ฟิล์มบาง GaAs ที่ยังไม่โตเต็มที่จะมีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 28%