การจำแนกประเภทแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์: แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์
การพัฒนาแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์แบ่งออกเป็นสามเจเนอเรชัน เจเนอเรชันแรกเป็นตัวแทนโดยซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์และซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ในฐานะแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ผลึกซิลิคอน เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์เจเนอเรชันแรกที่ใช้ซิลิคอนผลึกเป็นวัสดุได้รับการพัฒนาและใช้งานอย่างแพร่หลายมากที่สุด แต่ข้อจำกัดด้านวัตถุดิบที่สูงของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์และกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ รวมถึงข้อด้อยอื่น ๆ ทำให้ผู้คนเริ่มวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางเจเนอเรชันที่สอง แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ ซึ่งรวมถึงแคดเมียมเทลลูไรด์ (CdTe), แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และสารประกอบทองแดงอินเดียมแกลเลียมเซเลไนด์ (CIGS) ที่เป็นตัวแทนของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ที่เริ่มกลายเป็นจุดสนใจในการวิจัย เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ซิลิคอนผลึก แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางต้องการวัสดุน้อยกว่าและง่ายต่อการผลิตในปริมาณมาก จึงแสดงข้อได้เปรียบในเรื่องการลดต้นทุนและประสิทธิภาพของพวกมันก็ค่อย ๆ ดีขึ้น เจเนอเรชันที่สามเน้นที่ประสิทธิภาพสูง เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และเทคโนโลยีนาโนขั้นสูงของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ใหม่ เช่น แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์แบบย้อมสี (DSSCs), แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์แคลเซียมไททาไนต์ (PSCs) และแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์จุดควอนตัม (QDSCs) เป็นต้น ปัจจุบัน แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ทุกประเภทได้พัฒนาอย่างมากจนเกิดรูปแบบการพัฒนาแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ที่อิงจากแบตเตอรี่ซิลิคอนผลึก แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ฟิล์มบางเป็นวัตถุประสงค์การพัฒนา และ DSSCs, PSCs และ QDSCs เป็นแนวหน้าของการพัฒนา
1. แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ประเภทแรก
1.1 แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์
ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เป็นประเภทแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ที่มีความเป็นผู้ใหญ่และเสถียรที่สุดในบรรดาแบตเตอรี่ซิลิคอนผลึกทั้งหมดในแง่ของกระบวนการผลิตและเทคโนโลยี ทฤษฎีแล้ว แบนด์วิดท์ที่เหมาะสมที่สุดของวัสดุตอบสนองโฟโตโวลตาอิกอยู่ที่ประมาณ 1.4 eV และแบนด์วิดท์ของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์คือ 1.12 eV ซึ่งเป็นวัสดุเดี่ยวที่ใกล้เคียงกับแบนด์วิดท์ที่ดีที่สุดที่รู้จักในธรรมชาติมากที่สุด แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ส่วนใหญ่ผลิตผ่านกระบวนการทำความสะอาดแผ่นเวเฟอร์และการทำผ้าขนสัตว์ การสร้างรอยต่อแบบแพร่กระจาย การกัดขอบ การกำจัดฟอสฟอรัสจากแก้วซิลิคอน การเตรียมฟิล์มป้องกันการสะท้อน การทำอิเล็กโทรด การเผา และอื่น ๆ หลังจากการพัฒนาหลายปี กระบวนการผลิตและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ได้รับการปรับปรุงและเพิ่มขึ้นอย่างมาก ด้วยประสิทธิภาพและความเสถียรสูง แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์จึงครองตลาดอุตสาหกรรมโฟโตโวลตาอิกและจะยังคงเป็นเช่นนี้ไปอีกนาน
อย่างไรก็ตาม ความบริสุทธิ์ของวัสดุซิลิคอนที่ต้องการสำหรับแบตเตอรี่ซิลิคอนต้องถึง 99.9999% ทำให้ราคาซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ยังคงสูง นอกจากนี้ กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนยังทำให้ยากต่อการส่งเสริมการใช้งานในวงกว้าง ดังนั้น ในการพัฒนาต่อไปของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ทิศทางหลักควรเป็นการทำให้กระบวนการผลิตและกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ของวัสดุซิลิคอนง่ายขึ้น เพื่อช่วยลดต้นทุนการผลิตและเร่งกระบวนการแพร่หลาย
1.2 แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์
เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ต้องการความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบน้อยกว่าและมีช่วงของวัตถุดิบที่กว้างกว่า จึงมีต้นทุนต่ำกว่าแบตเตอรี่ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์มาก แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ยังผลิตได้ด้วยวิธีการหลากหลาย เช่น วิธีซีเมนส์ วิธีซิเลน วิธีเตียงฟลูอิไดซ์ วิธีลดด้วยโซเดียม วิธีแข็งตัวแบบมีทิศทาง วิธีระเหยสุญญากาศ และอื่น ๆ เทคนิคการประมวลผลซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ เช่น การกัดรอยต่อ การดูดซับโลหะ การกัดฟลักซ์ การผ่านผิวและตัววัสดุ และการปรับปรุงอิเล็กโทรดโลหะเกต ก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน
เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ แบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์มีข้อได้เปรียบในเรื่องความต้องการวัตถุดิบที่ต่ำกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ก็มีข้อด้อยของตัวเอง เช่น มีข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกมากกว่า ทำให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานต่ำกว่าแบตเตอรี่ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ดังนั้น สำหรับแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ การวิจัยควรมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงกระบวนการผลิตซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์และลดข้อบกพร่องในกระบวนการผลิตเพื่อเพิ่มคุณภาพของแผ่นเวเฟอร์ นอกจากนี้ กระบวนการผลิตแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ควรถูกทำให้ง่ายขึ้นเพื่อช่วยลดต้นทุนการผลิตและเร่งกระบวนการพัฒนาแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์
