ในศตวรรษที่ 21 พลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันไปแล้ว จากสระว่ายน้ำอุ่นพลังงานแสงอาทิตย์ไปจนถึงบ้านที่มีดวงอาทิตย์มีตัวอย่างมากมายที่แสดงให้เห็นถึงการใช้ประโยชน์ของพลังงานสะอาดที่ปลอดภัยและยั่งยืนของดวงอาทิตย์ เมื่อความกังวลเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบของการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและความเป็นไปได้ของการปล่อยพลังงานที่ไม่หมุนเวียนออกไปพลังงานในอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ก็ดูสดใส ในปี 2556 เทคโนโลยีไม่ได้มีปัญหา แต่อย่างใดจนถึงขณะนี้แอปพลิเคชั่นส่วนใหญ่มีขนาดค่อนข้างเล็ก แต่มีงานวิจัยจำนวนมากเกิดขึ้นในพื้นที่นี้และมีการพัฒนาที่น่าสนใจมากมาย
การควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์อาจเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนขนาดใหญ่และพลังงานสะอาด บางคนประมาณว่าแสงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานได้มากถึง 10,000 เท่าของโลกที่ใช้ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 21 อย่างไรก็ตามมีความท้าทายทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการควบคุมพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ มีเทคโนโลยีที่แตกต่างกันจำนวนมากและภายใต้การพัฒนาที่ใช้แสงอาทิตย์เพื่อให้พลังงาน
แสงแดดสามารถนำไปใช้กับน้ำร้อนซึ่งจะถูกใช้เพื่อให้ความร้อนส่วนกลางสำหรับบ้าน อีกวิธีหนึ่งก็สามารถใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้เซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) จัดเรียงบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ วิธีที่สามคือการรวมแสงอาทิตย์เข้ากับเป้าหมายเพื่อสร้างความร้อนซึ่งอาจใช้โดยตรงเพื่อการอุตสาหกรรมหรือเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
แผงโซล่าร์
แผงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับผลกระทบของโฟโตอิเล็กทริกซึ่งสารบางชนิดผลิตกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเมื่อสัมผัสกับแสง เซลล์แสงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์นี้และแผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยอาร์เรย์จำนวนมากของอุปกรณ์เหล่านี้เพื่อรับแสงแดดมากที่สุด เมื่อรวมเข้าด้วยกันก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้จำนวนมาก แม้ว่าในปี 2013 พวกเขาจะค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ แต่โดยปกติแล้วพวกเขาจะมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการบำรุงรักษาต่ำ การวิจัยจำนวนมากกำลังเกิดขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและสร้างเซลล์จากวัสดุที่ราคาถูกกว่า
แผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยผลึกซิลิคอนเซลล์ PV ซึ่งมีประสิทธิภาพ 18-24% ในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า อย่างไรก็ตามทางเลือกจำนวนหนึ่งอยู่ระหว่างการสอบสวน เซลล์ฟิล์มบางสามารถทำจากวัสดุที่หลากหลาย แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเซลล์ PV แบบมาตรฐาน แต่ก็มีน้ำหนักเบายืดหยุ่นและราคาถูกกว่าการผลิต เซลล์หลายหน้าที่สามารถบรรลุประสิทธิภาพมากกว่า 43% พวกมันถูกจัดโครงสร้างเพื่อให้ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ถูกปรับเพื่อจับแสงอาทิตย์ในช่วงความยาวคลื่นเฉพาะแทนที่จะมีตัวรับเพียงตัวเดียวที่พลาดพลังงานส่วนหนึ่งที่มีอยู่
อีกจุดที่น่าสนใจคือเซลล์แสงอาทิตย์สีย้อมไวแสง (DSSC) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าเซลล์ Gratzel หลังจาก Michael Gratzel ซึ่งพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 1990 สิ่งเหล่านี้ใช้สีย้อมเพื่อจับพลังงานแสงอาทิตย์และสร้างการไหลของอิเล็กตรอนซึ่งจะถูกเติมใหม่ผ่านชั้นอิเล็กโทรไลต์ของเหลวด้านล่าง แม้ว่าอาจมีราคาถูกในการผลิต แต่ก็มีประสิทธิภาพเพียง 12% และมีปัญหาเรื่องความทนทานที่อาจส่งผลกระทบต่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ ตัวอย่างเช่นของเหลวสามารถแช่แข็งในสภาวะเย็นหรือขยายเมื่อมันอบอุ่นและอาจรั่วไหล นักวิจัยได้พัฒนาเซลล์ที่มีอิเล็กโทรไลต์ของเหลวที่ลำบากซึ่งถูกแทนที่ด้วยวัสดุแข็งซึ่งเปิดทางให้แผงโซล่าร์เซลล์ราคาถูกและทนทาน
นอกเหนือจากการพัฒนาเซลล์สุริยะที่มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นแล้วส่วนสำคัญของอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ก็คือการก่อสร้างอาคารใหม่และการดัดแปลงโครงสร้างของเซลล์เก่า ผู้เชี่ยวชาญบางคนคาดการณ์ว่าส่วนใหญ่อาคารใหม่จะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ติดตั้งได้ง่ายอาคารเก่าหลายแห่งอาจได้รับการอัพเกรดเพื่อใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ ผู้เชี่ยวชาญและนักสิ่งแวดล้อมหวังว่าการสร้างพลังงานสีเขียวจะได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลผ่านสิ่งจูงใจด้านภาษีการยกเว้นและเงินช่วยเหลือสำหรับการใช้พลังงานทางเลือก
ในบางพื้นที่แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาสามารถตอบสนองความต้องการด้านพลังงานทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมดของบ้านได้ ในกรณีที่ผู้คนอาศัยอยู่ในที่พักหลายชั้นอย่างไรก็ตามจำนวนหลังคามีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับจำนวนบ้าน ในขณะที่แอพพลิเคชั่นขนาดเล็กส่วนบุคคลสามารถลดความตึงเครียดของระบบไฟฟ้าได้หากดวงอาทิตย์ต้องการพลังงานในเมืองและอุตสาหกรรมในอนาคตต้องอยู่ในสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่
ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่เผชิญกับการควบคุมของพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เซลล์ PV คือพื้นที่ที่จำเป็นในการสร้างโรงไฟฟ้า โรงงานประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์หลายพันแผงซึ่งไม่เหมือนที่ติดตั้งในบ้านพลังงานทดแทน ด้วยเหตุนี้พวกเขาต้องการพื้นที่ที่มีแดดสม่ำเสมอและพื้นที่จำนวนมาก ปัจจุบันหนึ่งในสถานีพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในโลกครอบคลุมมากกว่า 10 ตารางไมล์ (16.9 กม. 2 ) และสร้างกระแสไฟฟ้าให้เพียงพอเพื่อใช้งานประมาณ 200,000 หลังคาเรือน ผู้เชี่ยวชาญบางคนแนะนำว่าการจัดหาพลังงานให้กับทั้งสหรัฐอเมริกานั้นจะต้องใช้พื้นที่ประมาณ 100 ไมล์ (160.9 กม.) ต่อด้านซึ่งอาจอยู่ในภูมิอากาศแบบทะเลทรายของอเมริกาตะวันตกเฉียงใต้
ทางเลือกในแผงโซลาร์เซลล์
มีความเป็นไปได้อื่น ๆ อีกมากมายสำหรับการควบคุมพลังของดวงอาทิตย์ ตัวอย่างหนึ่งคือการมุ่งเน้นเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ (CSP) แทนที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าโดยตรงสิ่งเหล่านี้จะรวมแสงแดดเข้ากับน้ำร้อนทำให้ไอน้ำขับกังหันที่ผลิตกระแสไฟฟ้าได้เหมือนกับโรงไฟฟ้าทั่วไป พวกเขาอาจประกอบด้วยอาร์เรย์ของกระจกโค้งที่มุ่งเน้นแสงแดดในหลอดเชิงเส้นที่เต็มไปด้วยของเหลว อีกทางเลือกหนึ่งความร้อนจากดวงอาทิตย์อาจถูกโฟกัสโดยกระจกโค้งเป็นรูปโค้งเพื่อให้ความร้อนกับของเหลวที่ขับเคลื่อนเครื่องยนต์สเตอร์ลิงซึ่งให้พลังงานกลสำหรับการผลิตไฟฟ้า
อีกระบบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วคือ“ หอส่งสัญญาณพลังงาน” ซึ่งมีกระจกติดตามดวงอาทิตย์แบบอาเรย์มุ่งเน้นไปที่ความร้อนจากดวงอาทิตย์บนภาชนะบรรจุของเหลวที่ใช้ในการผลิตไอน้ำสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีโรงงานจำนวนหนึ่งดำเนินการผลิตไฟฟ้า 10-20 เมกะวัตต์ พืชในอนาคตอาจส่งมอบได้ถึง 200 เมกะวัตต์
อนาคต
แนวโน้มหนึ่งที่กระตุ้นให้เกิดอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์คือหนึ่งในนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลกเลือกที่จะมุ่งเน้นไปที่ความสามารถและเงินทุนเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานทางเลือก แผนการมอบรางวัลมากมาย - ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลต่าง ๆ ทั่วโลก - มุ่งเน้นไปที่การจัดหาพลังงานแสงอาทิตย์ในเชิงเศรษฐกิจและในวงกว้าง ในหลายประเทศประชาชนจะได้รับสิ่งจูงใจทางการเงินเพื่อเปลี่ยนเป็นแหล่งพลังงาน "สีเขียว" และติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ของตนเอง
แม้ว่าในปี 2013 มีสัญญาณบ่งบอกว่ารัฐบาลกำลังยอมรับความต้องการแหล่งพลังงานทางเลือกและส่งเสริมการวิจัยเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์คำตอบก็อยู่ในมือของพลเมืองโลก ประชาชนสามัญคนใดที่เลือกซื้อและสนับสนุนจะมีอิทธิพลต่อแนวโน้มในอนาคต โดยการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บริจาคให้กับองค์กรวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทางเลือกรับปริญญามหาวิทยาลัยในสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องและลงคะแนนสำหรับมาตรการส่งเสริมการพัฒนาพลังงานทางเลือกใคร ๆ ก็สามารถบอกอนาคตของพลังงานแสงอาทิตย์ได้
