ที่มา:clean-energy-ideas.com
หากคุณเคยสงสัยว่าวัสดุใดที่ใช้กับแผงโซลาร์เซลล์ บทความนี้เหมาะสำหรับคุณ เราจะมาดูวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์กัน ซึ่งรวมถึงวัตถุดิบและสารเติมแต่งสังเคราะห์ใด ๆ ที่แผงโซลาร์เซลล์ทำขึ้น
แม้ว่าวัสดุจะแตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์แต่ละราย บทความนี้จะให้ความเข้าใจโดยรวมที่ดีเกี่ยวกับวัสดุที่คุณคาดว่าจะพบในอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์โดยรวม
วัสดุกรอบ
เฟรมเป็นคุณลักษณะสำคัญในการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ ช่วยยึดส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน ช่วยป้องกันองค์ประกอบต่างๆ และช่วยปรับปรุงความทนทาน กรอบแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่ทำจากอลูมิเนียมเคลือบอะโนไดซ์หรือเคลือบด้วยผง
กรอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์อลูมิเนียมอโนไดซ์
แผงโซลาร์เซลล์คุณภาพสูงส่วนใหญ่จะมีโครงอะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์ และการใช้วัสดุนี้มีประโยชน์มากมาย ที่สำคัญที่สุด มันสามารถสะท้อนความร้อนได้มากขึ้น ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงโดยรวมของเซลล์แสงอาทิตย์
อลูมิเนียมอโนไดซ์ยังง่ายต่อการบำรุงรักษา คุณสามารถทำความสะอาดเป็นระยะเพื่อคืนค่าลักษณะที่ปรากฏ วัสดุไม่ได้รับผลกระทบจากแสงแดดและมักจะทนต่อรอยขีดข่วนได้ดีกว่าวัสดุเคลือบผง
ข้อเสียเปรียบหลักของโครงพลังงานแสงอาทิตย์อะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์คือมีสีเงินเพียงสีเดียว สิ่งนี้อาจสร้างความท้าทายให้กับสถาปนิกและบริษัทแผงโซลาร์เซลล์เมื่อพยายามผสมผสานแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับความสวยงามโดยรวมของอาคาร
กรอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์เคลือบผง
แผงโซลาร์เซลล์ที่ประกอบด้วยโครงอะลูมิเนียมเคลือบด้วยสีฝุ่นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่ชื่นชอบสไตล์มากกว่าฟังก์ชัน เฟรมประเภทนี้ส่วนใหญ่มีสีดำและกลมกลืนกับกระเบื้องมุงหลังคาสีเข้มได้ดีกว่า อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถมาในหลากหลายสีเพื่อให้เข้ากับองค์ประกอบที่แตกต่างกันของอาคารใหม่หรือที่มีอยู่ คุณยังสามารถทำให้เป็นเงา ด้าน หรือซาตินได้ด้วยเทคนิคการเคลือบสีฝุ่น
ข้อเสียเปรียบหลักกับกรอบพลังงานแสงอาทิตย์เคลือบด้วยผงคือพวกเขาสามารถขีดข่วนได้ง่ายกว่าทางเลือกอื่นของ anodized ข้อดีคือคุณสามารถซ่อมแซมวัสดุที่เคลือบด้วยสีฝุ่นได้ ซึ่งต่างจากรอยขีดข่วนบนเฟรมอะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์
วัสดุสำรอง
วัสดุรองพื้นเป็นส่วนประกอบสำคัญในการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ หน้าที่หลักของพวกเขาคือการเพิ่มประสิทธิภาพโดยนำเสนอการนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ จากมุมมองด้านความปลอดภัย แผงยังช่วยป้องกันไฟฟ้าช็อตด้วยการช่วยป้องกันไฟฟ้าช็อต
เราอ้างถึง backings ของแผงโซลาร์เซลล์ว่าเป็น backsheets ของ photovoltaic สิ่งเหล่านี้มักประกอบด้วยวัสดุหลายชนิดที่เคลือบเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพสูง วัสดุเหล่านี้อาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างผู้ผลิต
วัสดุเซลล์แสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์เป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของแผงโซลาร์เซลล์ เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำหน้าที่แปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าผ่านผลจากโฟโตโวลตาอิก ตอนนี้เรามาดูวัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ทำโซลาร์เซลล์กัน
ผลึกซิลิคอนเซลล์
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิกอนเป็นทางเลือกที่นิยมมากที่สุดสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ในปัจจุบัน เราสามารถแยกผลึกซิลิกอน (c-Si) ออกเป็นประเภทต่างๆ ตามขนาดผลึกของซิลิคอนเวเฟอร์ที่ได้ซึ่งใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์ สองประเภทที่นิยมมากที่สุดของ c-Si มีดังนี้:
ซิลิคอนโพลีคริสตัลลีน– ยังเป็นที่รู้จักกันในนาม 'multicrystalline silicon' เซลล์สุริยะประเภทนี้เป็นเซลล์ที่พบได้บ่อยที่สุด เนื่องจากความนิยมและกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น (ซึ่งเกี่ยวข้องกับซิลิคอนหลอมเหลว) แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้เซลล์ประเภทนี้จึงมักถูกที่สุดในการซื้อ
ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์– เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในแผงโซลาร์เซลล์ระดับพรีเมียม โดยทั่วไปแล้วจะมีกำลังส่งมากกว่าผลิตภัณฑ์ของคู่แข่ง แต่มีราคาแพงกว่ามาก แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้เซลล์ซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์มีลวดลายที่โดดเด่นของเพชรสีขาวขนาดเล็ก นี่เป็นเพราะวิธีการตัดเวเฟอร์
เซลล์ฟิล์มบาง
แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางนั้นพบได้น้อยกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอนชนิดผลึก แม้ว่าราคาจะถูกกว่า แต่ประสิทธิภาพไม่ดีเท่ากับเทคโนโลยี c-Si ข้อดีของเซลล์ฟิล์มบางคือมีความยืดหยุ่นและทนทานกว่าเล็กน้อย
การปรับปรุงล่าสุดในเทคโนโลยีฟิล์มบางได้ช่วยปิดช่องว่าง โดยขณะนี้เซลล์ฟิล์มบางบางรุ่นมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซลล์โพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอน อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังห่างไกลจากเซลล์ซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์
วัสดุที่นิยมใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางมีดังนี้
ซิลิคอนอสัณฐาน– เป็นวัสดุที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง มันใช้ประมาณ 1% ของซิลิกอนที่เซลล์ซิลิคอนแบบผลึกดั้งเดิมประกอบด้วย ทำให้ราคาถูกลงมาก
แคดเมียม เทลลูไรด์– เซลล์แสงอาทิตย์แคดเมียมเป็นผลิตภัณฑ์ฟิล์มบางเพียงชนิดเดียวที่สามารถแข่งขันกับประสิทธิภาพของเซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ข้อเสียของวัสดุนี้คือมีความเป็นพิษสูง ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการกำจัดเซลล์แคดเมียมเก่า
ทองแดงอินเดียมแกลเลียมซีลีไนด์ (CIGS)– นี่คือเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางแบบฟิล์มบางหลักลำดับที่สาม เมื่อเราเปรียบเทียบสิ่งนี้กับผลึกซิลิกอน เซลล์ CIGS จะบางกว่า 80 ถึง 160 เท่า
สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อน
เพื่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ มักใช้การเคลือบพิเศษที่ช่วยลดการสะท้อน สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อนช่วยให้เซลล์สุริยะรับแสงได้มากขึ้น ดังนั้นจึงเพิ่มประสิทธิภาพ
ซิลิคอนไนไตรด์มักเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับการเคลือบเซลล์แสงอาทิตย์ป้องกันแสงสะท้อน ใช้เป็นฟิล์มเหนือเซลล์และมีความหนาต่างกัน คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนได้ที่pveducation.org.
วัสดุอื่นๆ ที่น่าสังเกต
โครงสร้างโดยรวมของแผงโซลาร์เซลล์ยังมีวัสดุอื่นๆ ที่น่าสนใจอีกมากมาย ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:
กระจก– ใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ โดยสามารถพบกระจกเหนือเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนทั่วไป ด้วยเทคโนโลยีฟิล์มบาง เซลล์มักจะถูกประกบอยู่ระหว่างกระจกสองบาน นี่เป็นหนึ่งในข้อเสียเปรียบหลักของเทคโนโลยีฟิล์มบางที่ชั้นกระจกพิเศษสามารถเพิ่มน้ำหนักโดยรวมของแผงได้อย่างมาก
ทองแดง– คุณสามารถหาทองแดงในส่วนประกอบต่างๆ ของแผงโซลาร์เซลล์ได้ สามารถใช้ได้กับทุกอย่างตั้งแต่สายไฟ (รวมถึงสายดิน) ไปจนถึงอินเวอร์เตอร์ที่แปลงกระแสไฟตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ
พลาสติก– พลาสติกเป็นคุณสมบัติทั่วไปของแผงโซลาร์เซลล์ สามารถใช้กับกล่องรวมสัญญาณที่มักพบที่ด้านล่างของแผงโซลาร์เซลล์ กล่องรวมสัญญาณเป็นวิธีง่ายๆ ในการเชื่อมต่อแผงหลายแผ่นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างระบบเดียว
วัสดุอันตรายที่ใช้กับแผงโซลาร์เซลล์
วัสดุบางชนิดที่ใช้ทำแผงโซลาร์เซลล์อาจเป็นอันตรายต่อทั้งสุขภาพและสิ่งแวดล้อมของเรา แม้ว่าจะไม่เหมาะ แต่บางครั้งก็ใช้สารพิษเพื่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ตารางต่อไปนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับวัสดุอันตรายบางชนิดที่สามารถพบได้บนแผงโซลาร์เซลล์
ตารางที่ 1: วัสดุอันตรายที่พบในแผงโซลาร์เซลล์แคดเมียม เทลลูไรด์ | ใช้เป็นส่วนผสมหลักในเทคโนโลยีฟิล์มบางของแคดเมียม ถือว่าปลอดภัยเมื่อใช้งาน แต่อาจมีความท้าทายในระหว่างการผลิตและการกำจัดเซลล์แสงอาทิตย์แคดเมียม |
ทองแดงอินเดียมแกลเลียมซีลีไนด์ (CIGS) | สารเคมีนี้เป็นพิษต่อปอด แต่ถูกใช้เป็นสารประกอบหลักในเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางของ CIGS |
ต่อต้านการแช่แข็ง | บางครั้งพบในระบบความร้อนจากแสงอาทิตย์เพื่อช่วยหลีกเลี่ยงของเหลวจากการแช่แข็งในสภาพอากาศที่เย็นกว่า |
อย่างที่คุณเห็น ส่วนใหญ่ข้างต้นเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางเท่านั้น เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนแบบดั้งเดิมนั้นถือว่าปลอดภัย แต่การผลิตเซลล์เหล่านั้นจะผลิตซิลิคอนเตตระคลอไรด์ ซึ่งเป็นผลพลอยได้ที่มีพิษสูงซึ่งเป็นอันตรายต่อพืชและสัตว์ ผู้ผลิตควรดำเนินการเพื่อลดปริมาณซิลิกอนเตตระคลอไรด์ที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ
แม้ว่าจะปฏิเสธไม่ได้ว่าแผงโซลาร์เซลล์นั้นมาพร้อมกับความกังวลเรื่องสิ่งแวดล้อม แต่การใช้แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานยังคงเป็นหนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุดที่เราสามารถทำได้เพื่อสิ่งแวดล้อม
สรุปเนื้อหาข้างต้น Material
การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับวัสดุที่แตกต่างกันมากมาย สิ่งเหล่านี้หลายอย่างแปลกใหม่และประสบความสำเร็จเพียงเพราะการเกิดขึ้นของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์
รายการวัสดุจริงในแผงโซลาร์เซลล์นั้นกำหนดโดยหลักจากประเภทของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่ ดังที่เราได้อธิบายไว้ในบทความนี้ สิ่งเหล่านี้อาจเป็นเซลล์สุริยะที่มีซิลิกอนหรือเซลล์ฟิล์มบางที่ใช้วัสดุต่างกัน สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงแคดเมียมเทลลูไรด์หรือคอปเปอร์อินเดียมแกลเลียมซีลีไนด์ (เรียกสั้น ๆ ว่า CIGS)