แผงโซลาร์เซลล์บนดาดฟ้าในฮ่องกง

ภาพด้านหน้าแสดง หน่วยผลิต ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) สามหน่วยแรก ของ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โซลโนวา ในสเปน โดยมีเสาผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ PS10และPS20อยู่ด้านหลัง

พลังงานแสงอาทิตย์หรือที่รู้จักกันในชื่อไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์ คือการแปลงพลังงานจากแสงแดดเป็นไฟฟ้าไม่ว่าจะโดยตรงโดยใช้โฟโตโวลตาอิก (PV) หรือโดยอ้อมโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ แผงโซลาร์เซลล์ใช้ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิกในการแปลงแสงเป็นกระแสไฟฟ้า^{[ 2 ]} ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวม ศูนย์ใช้เลนส์หรือกระจกและระบบ ติดตามแสงอาทิตย์เพื่อโฟกัสแสงแดดในพื้นที่ขนาดใหญ่ไปยังจุดร้อน ซึ่งมักใช้ในการขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ

เดิมทีเซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ถูกใช้เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชันขนาดเล็กและขนาดกลางเท่านั้น ตั้งแต่เครื่องคิดเลขที่ใช้พลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียว ไปจนถึงบ้านเรือนที่อยู่ห่างไกลซึ่งใช้พลังงานจาก ระบบ PV บนหลังคา แบบออฟกริดโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงเชิงพาณิชย์ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 นับตั้งแต่นั้นมา เนื่องจากต้นทุนของแผงโซลาร์เซลล์ลดลงกำลังการผลิตและการผลิตของระบบ PV พลังงานแสงอาทิตย์ ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายจึง เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ ประมาณสามปีสามในสี่ของกำลังการผลิตใหม่มาจากพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 3 ]} โดยมีการติดตั้งบนหลังคาหลายล้านแห่งและ สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดกิกะวัตต์ยังคงถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ในปี 2025 พลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้ 9% ของไฟฟ้าทั่วโลก^{[ 4 ]}ในปี 2024 พลังงานแสงอาทิตย์ผลิตพลังงานหลัก ได้มากกว่า 1% (2.7% โดยวิธีทดแทน ) เพิ่มปริมาณไฟฟ้าใหม่เป็นสองเท่าของถ่านหิน^{[ 5 ] [ 6 ]}พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ ร่วมกับพลังงานลมบนบกเป็นแหล่งพลังงานที่มีต้นทุนไฟฟ้าเฉลี่ย ต่ำที่สุด สำหรับการติดตั้งใหม่ในประเทศส่วนใหญ่^{[ 7 ] [ 8 ]}จีนมีพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณครึ่งหนึ่งของโลก^{[ 9 ]}เกือบครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งในปี 2022 ติดตั้งบนหลังคา^{[ 10 ]}

จำเป็นต้องใช้พลังงานคาร์บอนต่ำมากขึ้น สำหรับ การผลิตไฟฟ้าและเพื่อจำกัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ [ ^{3 ] องค์การ}พลังงานระหว่างประเทศกล่าวในปี 2022 ว่าจำเป็นต้องใช้ความพยายามมากขึ้นในการบูรณาการโครงข่ายไฟฟ้าและการบรรเทาความท้าทายด้านนโยบาย กฎระเบียบ และการเงิน^{[ 11 ]}อย่างไรก็ตาม พลังงานแสงอาทิตย์อาจช่วยลดต้นทุนพลังงานได้อย่างมาก^{[ 5 ]}พลังงานแสงอาทิตย์มีความสำคัญต่อความมั่นคงทางพลังงาน^{[ 12 ]}

ภูมิศาสตร์ส่งผลต่อศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากบางพื้นที่ได้รับแสงแดดมากกว่าพื้นที่อื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นที่ที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรโดยทั่วไปจะได้รับแสงแดดมากกว่า อย่างไรก็ตามแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถติดตามตำแหน่งของดวงอาทิตย์ได้จะช่วยเพิ่มศักยภาพพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรได้อย่างมาก^{[ 13 ]}เมฆปกคลุมในเวลากลางวันสามารถลดปริมาณแสงที่ใช้ได้สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ความพร้อมของที่ดินก็มีผลอย่างมากต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่เช่นกัน

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใช้เทคโนโลยีอย่างใดอย่างหนึ่งจากสองอย่างนี้:

• ระบบโฟโตโวลตาอิก (PV) ใช้แผงโซลาร์เซลล์ไม่ว่าจะบนหลังคาหรือในฟาร์มโซลาร์เซลล์ แบบติดตั้งบนพื้นดิน เพื่อแปลงแสงแดดโดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้า^{[ 14 ]}
• ระบบ พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) ใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อรวมแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นความร้อนสูงเพื่อสร้างไอน้ำ ซึ่งจะขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า^{[ 15 ]}

ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิกในเซลล์แสงอาทิตย์จะแปลงแสงเป็นกระแสไฟฟ้า เซลล์แสงอาทิตย์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นโดยCharles Frittsในช่วงทศวรรษ 1880 ^{[ 17 ]} Ernst Werner von Siemensนักอุตสาหกรรมชาวเยอรมันเป็นหนึ่งในผู้ที่ตระหนักถึงความสำคัญของการค้นพบนี้^{[ 18 ] ใน ปี} 1931 วิศวกรชาวเยอรมัน Bruno Lange ได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์โดยใช้ซิลเวอร์เซเลไนด์แทนคอปเปอร์ออกไซด์ [ ^{19 ]} แม้ว่าเซลล์ เซเลเนียมต้นแบบจะแปลงแสงที่ตกกระทบเป็นไฟฟ้าได้น้อยกว่า 1% ก็ตาม หลังจากผลงานของRussell Ohlในช่วงทศวรรษ 1940 นักวิจัย Gerald Pearson, Calvin Fullerและ Daryl Chapin ได้สร้าง เซลล์แสงอาทิตย์ ซิลิคอน ขึ้น ในปี 1954 ^{[ 20 ]}เซลล์แสงอาทิตย์รุ่นแรกเหล่านี้มีราคา 286 ดอลลาร์สหรัฐต่อวัตต์ และมีประสิทธิภาพ 4.5–6% ^{[ 21 ]}ในปี พ.ศ. 2490 โมฮาเหม็ด เอ็ม. อะตัลลาได้พัฒนากระบวนการพาสซิเวชันพื้นผิว ซิลิคอน โดยการออกซิเดชันด้วยความร้อนที่เบลล์แล็บส์ [ ^{22 ] [ 23 ] ตั้งแต่}นั้นมา กระบวนการพาสซิเวชันพื้นผิวนี้มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์^{[ 24 ]}

ณ ปี 2022 กว่า 90% ของตลาดเป็นซิลิคอนผลึก [ ^{25 ] เซลล์}แสงอาทิตย์ประเภทอื่น ๆ ได้แก่เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางซึ่งทำโดยการวางชั้นบาง ๆ หนึ่งชั้นหรือมากกว่า หรือฟิล์มบาง (TF) ของ วัสดุ โฟโตโวลตาอิกบนพื้นผิว เช่น แก้ว พลาสติก หรือโลหะ

แผงโซลาร์เซลล์หรือระบบ PV ผลิตกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ซึ่งผันผวนตามความเข้มของแสงแดด สำหรับการใช้งานจริง มักจะต้องแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) โดยใช้อินเวอร์เตอร์ [ ^{16 ] เซลล์}แสงอาทิตย์หลายเซลล์เชื่อมต่อกันภายในแผง แผงเหล่านี้ต่อสายเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเป็นแผงโซลาร์เซลล์ จากนั้นต่อเข้ากับอินเวอร์เตอร์ ซึ่งผลิตพลังงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ และสำหรับกระแสไฟฟ้าสลับ ความถี่/เฟสที่ต้องการ^{[ 16 ]}

ระบบ PV สำหรับที่อยู่อาศัยจำนวนมากเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าเมื่อมีให้บริการ โดยเฉพาะในประเทศที่พัฒนาแล้วซึ่งมีตลาดขนาดใหญ่^{[ 26 ]}ในระบบ PV ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า เหล่านี้ การจัดเก็บพลังงานเป็นทางเลือก ในบางแอปพลิเคชัน เช่น ดาวเทียม ประภาคาร หรือในประเทศกำลังพัฒนา มักมีการเพิ่มแบตเตอรี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มเติมเป็นระบบสำรอง ระบบพลังงานแบบแยกอิสระ ดังกล่าว ช่วยให้สามารถดำเนินการได้ในเวลากลางคืนและในเวลาอื่น ๆ ที่มีแสงแดดจำกัด

พลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) หรือที่เรียกว่า "พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์" ใช้เลนส์หรือกระจกและระบบติดตามเพื่อรวมแสงอาทิตย์ จากนั้นใช้ความร้อนที่เกิดขึ้นเพื่อผลิตไฟฟ้าจากกังหันไอน้ำแบบดั้งเดิม^{[ 27 ]}

ณ ปี 2021 ต้นทุนเฉลี่ยของไฟฟ้าจาก CSP สูงกว่า PV ถึงสองเท่า^{[ 28 ]}ณ ปี 2022 พลังงานแสงอาทิตย์จาก CSP มีสัดส่วนน้อยกว่า 1%

ระบบไฮบริดเป็นการผสมผสานพลังงานแสงอาทิตย์กับการจัดเก็บพลังงานหรือรูปแบบการผลิตอื่นๆ อย่างน้อยหนึ่งรูปแบบ พลังงานน้ำ^{[ 29 ] [ 30 ]}พลังงานลม^{[ 31 ] [ 32 ]}และแบตเตอรี่^{[ 33 ]}มักถูกรวมเข้ากับพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตแบบผสมผสานอาจทำให้ระบบสามารถปรับกำลังไฟฟ้าขาออกตามความต้องการ หรืออย่างน้อยก็ช่วยลดความผันผวนของพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 34 ] [ 35 ]}ทั่วโลกมีพลังงานน้ำอยู่มาก และการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหรือรอบๆ อ่างเก็บน้ำพลังงานน้ำที่มีอยู่แล้วนั้นมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากพลังงานน้ำมักมีความยืดหยุ่นมากกว่าพลังงานลมและมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ในระดับการผลิตขนาดใหญ่^{[ 36 ]}และบางครั้งก็สามารถใช้สายส่งไฟฟ้าที่มีอยู่แล้วได้^{[ 37 ] [ 38 ]}

การพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ในช่วงแรกเริ่มตั้งแต่ทศวรรษ 1860 ได้รับแรงผลักดันจากความคาดหวังว่าถ่านหินจะขาดแคลนในไม่ช้า เช่น การทดลองของAugustin Mouchot [ ^{39 ] Charles} Frittsได้ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบโฟโตโวลตาอิกบนหลังคาแห่งแรกของโลก โดยใช้ เซลล์ ซีลีเนียม ที่มีประสิทธิภาพ 1% บนหลังคาในเมืองนิวยอร์กในปี 1884 ^{[ 40 ]}อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์หยุดชะงักในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เนื่องจากถ่านหินและปิโตรเลียม มีให้ใช้มากขึ้น ประหยัดมากขึ้น และมีประโยชน์มาก ขึ้น^{[ 41 ]}การวิจัยของ Bell Telephone Laboratories ในทศวรรษ 1950 ใช้แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีการเคลือบโบรอนบางๆ "แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ของเบลล์" ได้รับการอธิบายว่ามีประสิทธิภาพ 6% โดยแผงขนาดหนึ่งตารางหลาจะสร้างพลังงานได้ 50 วัตต์^{[ 42 ]}ดาวเทียมดวงแรกที่มีแผงโซลาร์เซลล์ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 1957 ^{[ 43 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1970 แผงโซลาร์เซลล์ยังคงมีราคาแพงเกินไปสำหรับการ ใช้งานอื่นๆ นอกเหนือจากดาวเทียม^{[ 44 ]}ในปี 1974 มีการประมาณการว่ามีบ้านส่วนตัวเพียง 6 หลังในทวีปอเมริกาเหนือเท่านั้นที่ใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้ในการทำความร้อนหรือความเย็น^{[ 45 ]}อย่างไรก็ตามการคว่ำบาตรน้ำมันในปี 1973และวิกฤตพลังงานในปี 1979ทำให้เกิดการปรับโครงสร้างนโยบายพลังงานทั่วโลกและนำมาซึ่งความสนใจใหม่ในการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 46 ] [ 47 ]}

กลยุทธ์การใช้งานมุ่งเน้นไปที่โครงการจูงใจ เช่น โครงการใช้ประโยชน์จากเซลล์แสงอาทิตย์ของรัฐบาลกลางในสหรัฐอเมริกา และโครงการซันไชน์ในญี่ปุ่น ความพยายามอื่นๆ รวมถึงการจัดตั้งศูนย์วิจัยในสหรัฐอเมริกา (SERI ซึ่งปัจจุบันคือNREL ) ญี่ปุ่น ( NEDO ) และเยอรมนี ( Fraunhofer ISE ) ^{[ 48 ]}ระหว่างปี 1970 ถึง 1983 การติดตั้งระบบเซลล์แสงอาทิตย์เติบโตอย่างรวดเร็ว ในสหรัฐอเมริกา ประธานาธิบดีจิมมี คาร์เตอร์ตั้งเป้าหมายที่จะผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้ได้ 20% ของพลังงานทั้งหมดของสหรัฐฯ ภายในปี 2000 แต่โรนัลด์ เรแกน ผู้สืบทอดตำแหน่งต่อจากเขา ได้ตัดงบประมาณสำหรับการวิจัยด้านพลังงานหมุนเวียน^{[ 44 ]}ราคาน้ำมันที่ลดลงในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ทำให้การเติบโตของเซลล์ แสงอาทิตย์ชะลอตัวลง ตั้งแต่ปี 1984 ถึง 1996

• 
  ปริมาณการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ต่อปีแยกตามทวีป
• 
  ด้วยผลประโยชน์จากนโยบายที่เอื้ออำนวยและต้นทุนของโมดูลที่ลดลง การติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จึงเติบโตอย่างต่อเนื่อง^{[ 49 ] [ 50 ]}ในปี 2023 จีนได้เพิ่มกำลังการผลิตใหม่ถึง 60% ของกำลังการผลิตใหม่ทั่วโลก^{[ 51 ]}
• 
  การเติบโตของแผงโซลาร์เซลล์แบบกราฟลอการิทึมตั้งแต่ปี 1996
• 
  การผลิตไฟฟ้าตามแหล่งที่มา

ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 การพัฒนาทั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา บ้านพักอาศัยและอาคาร พาณิชย์ รวมถึงโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ขนาดใหญ่ เริ่มเร่งตัวขึ้นอีกครั้งเนื่องจากปัญหาด้านอุปทานน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ความกังวลเกี่ยวกับภาวะ โลกร้อนและเศรษฐกิจของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีพลังงานอื่นๆ^{[ 44 ] [ 52 ]}ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 การนำ ระบบอัตราค่าไฟฟ้า แบบป้อนกลับ (feed-in tariffs) มาใช้ ซึ่งเป็นกลไกนโยบายที่ให้ความสำคัญกับพลังงานหมุนเวียนในระบบโครงข่ายไฟฟ้าและกำหนดราคาคงที่สำหรับไฟฟ้าที่ผลิตได้ ส่งผลให้มีความมั่นคงในการลงทุนสูงและมีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในยุโรปเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

เป็นเวลาหลายปีที่การเติบโตของพลังงานแสงอาทิตย์ PV ทั่วโลกได้รับแรงผลักดันจากการติดตั้งในยุโรปแต่ต่อมาได้เปลี่ยนไปสู่เอเชีย โดยเฉพาะจีนและญี่ปุ่นและไปยังประเทศและภูมิภาคต่างๆ ทั่วโลกเพิ่มมากขึ้น ผู้ผลิตอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ของจีนเติบโตจนกลายเป็นรายใหญ่ที่สุด^{[ 53 ] [ 54 ]}แม้ว่ากำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์จะเพิ่มขึ้นมากกว่าสิบเท่า แต่ก็ยังคงเป็นสัดส่วนเล็กน้อยของทั้งหมด^{[ 55 ] : 51} เนื่องจากต้นทุนของพลังงานแสงอาทิตย์ PV ขนาดใหญ่ลดลง 85% ระหว่างปี 2010 ถึง 2020 ในขณะที่ต้นทุน CSP ลดลงเพียง 68% ในช่วงเวลาเดียวกัน^{[ 56 ]}

พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมกำลังขยายตัวเร็วกว่าแหล่งพลังงานไฟฟ้าก่อนหน้านี้ ต้นทุนที่ลดลง การออกแบบแบบโมดูลาร์ และการจัดเก็บแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นช่วยให้การเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นไปได้ง่ายขึ้น^{[ 57 ]}

การเติบโตของพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมตั้งแต่ครึ่งแรกของปี 2024 ถึงครึ่งแรกของปี 2025 เพิ่มขึ้นมากกว่าการเติบโตของความต้องการใช้ไฟฟ้าโดยรวม ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลและช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก^{[ 58 ]}

แม้ว่าต้นทุนของวัสดุ เช่นโพลีซิลิคอน จะสูงขึ้น ในช่วงวิกฤตพลังงานโลกปี 2021–2022 [ ^{59 ]}พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่^ก็ยังคงเป็นแหล่งพลังงานที่ถูกที่สุดในหลายประเทศ เนื่องจากต้นทุนของแหล่งพลังงานอื่นๆ เช่น ก๊าซธรรมชาติ เพิ่มสูงขึ้น^{[ 60 ]}ในปี 2022 กำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกเกิน 1 เทราวัตต์เป็นครั้งแรก^{[ 61 ]}อย่างไรก็ตามการอุดหนุนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ชะลอการเติบโตของกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 62 ]}แอฟริกาเป็นตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ที่เติบโตเร็วที่สุดในโลก โดยได้รับการสนับสนุนส่วนใหญ่จากจีน^{[ 63 ]}

ประมาณครึ่งหนึ่งของกำลังการผลิตที่ติดตั้งเป็นระดับสาธารณูปโภค^{[ 64 ]}

พลังงานแสงอาทิตย์คาดว่าจะกลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ใหญ่ที่สุดก่อนสิ้นสุดทศวรรษ 2020 ซึ่งจะแซงหน้าผลผลิตของพลังงานน้ำ^{[ 65 ]}โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่คาดว่าจะกลายเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในทุกภูมิภาค ยกเว้นแอฟริกาใต้ทะเลทรายซาฮาราภายในปี 2050 ^{[ 64 ]}

สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์หรือที่รู้จักกันในชื่อ สวนพลังงานแสงอาทิตย์ ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ หรือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ คือระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า ออกแบบมาเพื่อจำหน่ายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ สถานีผลิตไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์เหล่านี้แตกต่างจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนอาคารและพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระจายศูนย์อื่นๆ เนื่องจากสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เหล่านี้จำหน่ายไฟฟ้าใน ระดับ สาธารณูปโภคไม่ใช่ให้กับผู้ใช้ในท้องถิ่น บางครั้งมีการใช้คำว่า "พลังงานแสงอาทิตย์ระดับสาธารณูปโภค" เพื่ออธิบายโครงการประเภทนี้

แนวทางนี้แตกต่างจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่อีกประเภทหนึ่งที่ใช้ความร้อนในการขับเคลื่อนระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิมหลายประเภท ทั้งสองแนวทางต่างมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง แต่จนถึงปัจจุบัน ด้วยเหตุผลหลายประการ เทคโนโลยี เซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น ณ ปี 2019 ประมาณ 97% ของกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่เป็นแบบเซลล์แสงอาทิตย์^{[ 66 ] [ 67 ]}

ในบางประเทศกำลังการผลิตที่ระบุไว้ของสถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะวัดเป็นเมกะวัตต์พีค (MW _p ) ซึ่งหมายถึงกำลังไฟฟ้ากระแสตรงสูงสุดตามทฤษฎีของแผงโซลาร์เซลล์ในประเทศอื่นๆ ผู้ผลิตจะระบุพื้นที่และประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม แคนาดา ญี่ปุ่น สเปน และสหรัฐอเมริกา มักจะระบุให้ใช้กำลังไฟฟ้าที่แปลงแล้วต่ำกว่าในหน่วยเมกะวัตต์กระแสสลับ ( MW _AC)ซึ่งเป็นหน่วยวัดที่เปรียบเทียบได้โดยตรงกับรูปแบบการผลิตไฟฟ้าอื่นๆ สวนพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาในขนาดอย่างน้อย 1 MW _pณ ปี 2018 สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงาน แสงอาทิตย์ ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก ที่ใช้งานอยู่มีกำลังการผลิตเกิน 1 กิกะวัตต์ณ สิ้นปี 2019 มีฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 9,000 แห่งที่มีขนาดใหญ่กว่า 4 MW _{AC (ระดับสาธารณูปโภค) โดยมีกำลังการ} ^ผลิตรวมกันมากกว่า 220 GW _AC [ ^{66 ]}

สถานีผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่มีอยู่ส่วนใหญ่เป็นของและดำเนินการโดยผู้ผลิตไฟฟ้าอิสระแต่การมีส่วนร่วมของโครงการที่ชุมชนและสาธารณูปโภคเป็นเจ้าของกำลังเพิ่มขึ้น^{[ 68 ]}ก่อนหน้านี้เกือบทั้งหมดได้รับการสนับสนุนอย่างน้อยบางส่วนจากแรงจูงใจด้านกฎระเบียบ เช่นอัตราค่าไฟฟ้าแบบป้อนกลับหรือเครดิตภาษีแต่เนื่องจากต้นทุนเฉลี่ยลดลงอย่างมากในช่วงทศวรรษ 2010 และความเท่าเทียมกันของกริดได้บรรลุผลในตลาดส่วนใหญ่แล้ว แรงจูงใจภายนอกจึงมักไม่จำเป็นอีกต่อไป

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงเชิงพาณิชย์ (CSP) หรือที่เรียกว่า "โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์" ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Ivanpah ขนาด 377 เมกะวัตต์ ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายโมฮาวี รัฐแคลิฟอร์เนีย เป็นโครงการโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก โรงไฟฟ้า CSP ขนาดใหญ่อื่นๆ ได้แก่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Solnova (150 เมกะวัตต์) โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Andasol (150 เมกะวัตต์) และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Extresol (150 เมกะวัตต์) ซึ่งทั้งหมดอยู่ในประเทศสเปน ข้อได้เปรียบหลักของ CSP คือความสามารถในการเพิ่มการจัดเก็บความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้นานถึง 24 ชั่วโมง เนื่องจากความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดมักเกิดขึ้นประมาณ 17.00 น. โรงไฟฟ้า CSP หลายแห่งจึงใช้การจัดเก็บความร้อน 3 ถึง 5 ชั่วโมง^{[ 69 ]}

ในหลายประเทศ พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ำที่สุด^{[ 70 ]}ปัจจัยต้นทุนทั่วไปสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ ได้แก่ ต้นทุนของโมดูล โครงสำหรับยึดโมดูล สายไฟ อินเวอร์เตอร์ ค่าแรง ที่ดินที่อาจจำเป็น การเชื่อมต่อกับโครงข่าย การบำรุงรักษา และปริมาณแสงอาทิตย์ที่สถานที่นั้นจะได้รับ

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ไม่ใช้เชื้อเพลิง และโมดูลโดยทั่วไปมีอายุการใช้งาน 25 ถึง 40 ปี^{[ 71 ]}ดังนั้นต้นทุนเงินทุนและการเงินล่วงหน้าจึงคิดเป็น 80% ถึง 90% ของต้นทุนพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 72 ] : 165} ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับประเทศที่อาจไม่ปฏิบัติตามสัญญา เช่น ประเทศในแอฟริกาบางประเทศ^{[ 5 ]}บางประเทศกำลังพิจารณาการกำหนดเพดานราคา^{[ 73 ]}ในขณะที่บางประเทศเลือกใช้สัญญาสำหรับส่วนต่าง^{[ 74 ]}

ค่าใช้จ่ายของโมดูลโซลาร์เซลล์กำลังสูงลดลงอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป ตั้งแต่ปี 1982 ค่าใช้จ่ายต่อกิโลวัตต์อยู่ที่ประมาณ 27,000 ดอลลาร์สหรัฐ และในปี 2006 ค่าใช้จ่ายลดลงเหลือประมาณ 4,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ ระบบ PV ในปี 1992 มีค่าใช้จ่ายประมาณ 16,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ และลดลงเหลือประมาณ 6,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ในปี 2008 ^{[ 75 ]}ในปี 2025 ในสหรัฐอเมริกา ค่าใช้จ่ายโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยอยู่ที่ประมาณ 2.50 ดอลลาร์สหรัฐต่อวัตต์^{[ 76 ]} (แต่แผ่นโซลาร์เซลล์มีราคาแพงกว่ามาก) ^{[ 77 ]}ณ ปี 2025 ค่าใช้จ่ายโซลาร์เซลล์สำหรับสาธารณูปโภคอยู่ที่ประมาณ 25 เซนต์สหรัฐต่อวัตต์^{[ 78 ]}

ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในแต่ละภูมิภาคขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงอาทิตย์ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งวันและทั้งปี และได้รับอิทธิพลจากละติจูดและสภาพภูมิอากาศนอกจาก นี้ กำลัง ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากระบบเซลล์แสงอาทิตย์ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อม ความเร็วลม สเปกตรัมของแสงอาทิตย์ สภาพ ดิน ในพื้นที่ และปัจจัยอื่นๆ อีกด้วย

พลังงานลมบนบกมีแนวโน้มที่จะเป็นแหล่งผลิตไฟฟ้าที่ถูกที่สุดในยูเรเซียตอนเหนือ แคนาดา บางส่วนของสหรัฐอเมริกา และปาตาโกเนียในอาร์เจนตินา ในขณะที่ในส่วนอื่นๆ ของโลก พลังงานแสงอาทิตย์ (หรือบางครั้งอาจเป็นการผสมผสานระหว่างพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานคาร์บอนต่ำอื่นๆ) ถือว่าดีที่สุด^{[ 79 ] : 8} การสร้างแบบจำลองโดยมหาวิทยาลัยเอ็กซิเตอร์ชี้ให้เห็นว่าภายในปี 2030 พลังงานแสงอาทิตย์จะมีราคาถูกที่สุดในทุกที่ยกเว้นในบาง ประเทศ ในกลุ่มนอร์ดิก^{[ 80 ]}

บริเวณที่มีการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูงสุดต่อปีนั้นอยู่ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนที่แห้งแล้ง ทะเลทรายที่อยู่ในละติจูดต่ำมักจะมีเมฆน้อยและสามารถรับแสงแดดได้นานกว่าสิบชั่วโมงต่อวัน^{[ 81 ] [ 82 ]}ทะเลทรายร้อนเหล่านี้ก่อตัวเป็นแถบแสงอาทิตย์ทั่วโลก แถบนี้ประกอบด้วยพื้นที่กว้างใหญ่ในแอฟริกาเหนือแอฟริกาใต้เอเชียตะวันตกเฉียงใต้ตะวันออกกลางและออสเตรเลียรวมถึงทะเลทรายขนาดเล็กกว่ามากในอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้^{[ 83 ]}

ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์จึงเป็น (หรือคาดว่าจะกลายเป็น) แหล่งพลังงานที่ถูกที่สุดในอเมริกากลาง แอฟริกา ตะวันออกกลาง อินเดีย เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ออสเตรเลีย และอีกหลายภูมิภาค^{[ 79 ] : 8}

แผนที่ด้านล่างแสดงค่าการวัด ความเข้มของแสงอาทิตย์ที่แตกต่างกัน(ความเข้มของแสงอาทิตย์โดยตรงในแนวตั้งฉาก และความเข้มของแสงอาทิตย์รวมในแนวนอน):

• 
  อเมริกาเหนือ
• 
  อเมริกาใต้
• 
  ยุโรป
• 
  แอฟริกาและตะวันออกกลาง
• 
  เอเชียใต้และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
• 
  ออสเตรเลีย
• 
  โลก

ในกรณีของการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เอง ระยะเวลาคืนทุนจะคำนวณจากปริมาณไฟฟ้าที่ไม่ต้องซื้อจากโครงข่าย^{[ 84 ]}อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี รูปแบบการผลิตและการบริโภคไม่ตรงกัน และพลังงานบางส่วนหรือทั้งหมดจะถูกส่งกลับเข้าสู่โครงข่าย ไฟฟ้าจะถูกขาย และในบางครั้งเมื่อมีการนำพลังงานจากโครงข่าย ไฟฟ้าก็จะถูกซื้อ ต้นทุนและราคาที่ได้รับจะมีผลต่อเศรษฐศาสตร์ ในหลายตลาด ราคาที่จ่ายสำหรับไฟฟ้า PV ที่ขายได้นั้นต่ำกว่าราคาไฟฟ้าที่ซื้ออย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นแรงจูงใจให้เกิดการใช้พลังงานเอง^{[ 85 ]}นอกจากนี้ ยังมีการใช้แรงจูงใจในการใช้พลังงานเองแยกต่างหาก เช่น ในเยอรมนีและอิตาลี^{[ 85 ]}กฎระเบียบการปฏิสัมพันธ์กับโครงข่ายยังรวมถึงข้อจำกัดของการป้อนไฟฟ้าเข้าสู่โครงข่ายในบางภูมิภาคในเยอรมนีที่มีกำลังการผลิต PV ติดตั้งจำนวนมาก^{[ 85 ] [ 86 ]}การเพิ่มการใช้พลังงานเองจะช่วยจำกัดการป้อนไฟฟ้าเข้าสู่โครงข่ายโดยไม่ต้องตัดทอนซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองไฟฟ้า^{[ 87 ]}

การจับคู่ที่ดีระหว่างการผลิตและการบริโภคเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการบริโภคเองในระดับสูง การจับคู่นี้สามารถปรับปรุงได้ด้วยแบตเตอรี่หรือการใช้ไฟฟ้าที่ควบคุมได้^{[ 87 ]}อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่มีราคาแพง และผลกำไรอาจต้องอาศัยการให้บริการอื่นๆ นอกเหนือจากการเพิ่มการบริโภคเอง^{[ 88 ]}ตัวอย่างเช่น การหลีกเลี่ยงไฟฟ้าดับ [ ^{89 ] ถัง}เก็บน้ำร้อนที่มีระบบทำความร้อนด้วยไฟฟ้าโดยใช้ปั๊มความร้อนหรือเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานสามารถจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการบริโภคเองได้ในราคาประหยัด^{[ 87 ]}โหลดที่ปรับเปลี่ยนได้ เช่น เครื่องล้างจาน เครื่องอบผ้า และเครื่องซักผ้า สามารถให้การบริโภคที่ควบคุมได้โดยมีผลกระทบต่อผู้ใช้เพียงเล็กน้อย แต่ผลกระทบต่อการบริโภคพลังงานแสงอาทิตย์เองอาจมีจำกัด^{[ 87 ]}

วัตถุประสงค์ทางการเมืองดั้งเดิมของนโยบายจูงใจสำหรับ PV คือการอำนวยความสะดวกในการติดตั้งขนาดเล็กในระยะเริ่มต้นเพื่อเริ่มการเติบโตของอุตสาหกรรม แม้ว่าต้นทุนของ PV จะสูงกว่าจุดคุ้มทุนของกริดอย่างมากก็ตาม เพื่อให้อุตสาหกรรมสามารถบรรลุขนาดเศรษฐกิจที่จำเป็นเพื่อให้ถึงจุดคุ้มทุนของกริด นับตั้งแต่ถึงจุดคุ้มทุนของกริดแล้ว มีการนำนโยบายบางอย่างมาใช้เพื่อส่งเสริมความเป็นอิสระด้านพลังงานของประเทศ^{[ 90 ]}การสร้างงานด้านเทคโนโลยีขั้นสูง^{[ 91 ]}และการลดการปล่อย CO ₂ ^{[ 90 ]}

การวัดปริมาณสุทธิเป็นวิธีการกำหนดราคาสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ในที่อยู่อาศัย: ราคาของไฟฟ้าที่ผลิตได้จะเท่ากับราคาที่จ่ายให้กับผู้บริโภค และผู้บริโภคจะถูกเรียกเก็บเงินตามส่วนต่างระหว่างการผลิตและการบริโภค^{[ 92 ]}

โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ชุมชนคือการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่รับเงินทุนจากและให้เครดิตผลผลิตและสิทธิประโยชน์ทางภาษีแก่ลูกค้าหลายราย รวมถึงบุคคล ธุรกิจ องค์กรไม่แสวงหาผลกำไร และนักลงทุนอื่นๆ ผู้เข้าร่วมมักจะลงทุนหรือสมัครใช้กำลังการผลิต kW หรือ kWh ที่กำหนดในการผลิตไฟฟ้าจากระยะไกล^{[ 94 ]}

ในบางประเทศ มีการเรียกเก็บ ภาษีศุลกากร (ภาษีนำเข้า)สำหรับแผงโซลาร์เซลล์ที่นำเข้า^{[ 95 ] [ 96 ]}

พลังงานจากแสงแดดหรือพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ จะถูกแปลงเป็นพลังงานศักยภาพเพื่อเก็บไว้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น แบตเตอรี่ไฟฟ้า หรืออ่างเก็บน้ำบนที่สูง พลังงานศักยภาพที่เก็บไว้จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าและส่งเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าในภายหลัง แม้ว่าแหล่งพลังงานเดิมจะไม่สามารถใช้งานได้ก็ตาม

ถังเกลือให้พลังงานความร้อน^{[ 97 ]}เพื่อให้สามารถจ่ายพลังงานได้หลังพระอาทิตย์ตก และสามารถกำหนดเวลาการจ่ายพลังงานให้ตรงกับความต้องการได้^{[ 98 ]}โรงไฟฟ้าโซลานาขนาด 280 เมกะวัตต์ได้รับการออกแบบให้สามารถเก็บพลังงานได้หกชั่วโมง ซึ่งช่วยให้โรงไฟฟ้าสามารถผลิตพลังงานได้ประมาณ 38% ของกำลังการผลิตที่กำหนดไว้ตลอดทั้งปี^{[ 99 ]}

การกักเก็บพลังงานความร้อนโรง ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์ (CSP) อันดาโซลใช้ถังบรรจุเกลือหลอมเหลวเพื่อกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ (PSH) โรงงานแห่งนี้ตั้งอยู่ที่เมืองกีสทาคท์ประเทศเยอรมนี และยังรวมถึงแผงโซลาร์เซลล์ด้วย

ไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ผลิตได้ทั่วโลกถูกนำไปใช้ทันที เนื่องจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดั้งเดิมสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการได้ และการจัดเก็บมักมีราคาแพงกว่า พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่แน่นอนซึ่งหมายความว่าผลผลิตทั้งหมดที่มีอยู่จะต้องถูกนำไปใช้ใน พื้นที่ ส่งผ่านสายส่งเพื่อใช้ที่อื่น หรือจัดเก็บ (เช่น ในแบตเตอรี่) เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่มีให้ใช้ในเวลากลางคืน การจัดเก็บเพื่อให้มีไฟฟ้าใช้ได้อย่างต่อเนื่องจึงเป็นประเด็นสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานนอกระบบโครงข่ายไฟฟ้า และสำหรับสถานการณ์พลังงานหมุนเวียน 100% ในอนาคต ^{[ 100 ]}

พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ต่อเนื่องเนื่องจากวัฏจักรกลางวัน/กลางคืนและสภาพอากาศที่แปรปรวน อย่างไรก็ตามพลังงานแสงอาทิตย์สามารถพยากรณ์ได้บ้างโดยพิจารณาจากช่วงเวลาของวัน สถานที่ และฤดูกาล ความท้าทายในการบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับระบบไฟฟ้าแต่ละระบบนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ในสถานที่ที่มีฤดูร้อนที่ร้อนจัดและฤดูหนาวที่ไม่หนาวจัด พลังงานแสงอาทิตย์มักจะเหมาะสมกับความต้องการในการทำความเย็นในเวลากลางวัน^{[ 101 ]}

โรง ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์อาจใช้การจัดเก็บความร้อนเพื่อเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ เช่น ในเกลือหลอมเหลวอุณหภูมิสูง เกลือเหล่านี้เป็นสื่อกลางในการจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากมีต้นทุนต่ำ มีความจุความร้อนจำเพาะสูง และสามารถส่งความร้อนที่อุณหภูมิที่เข้ากันได้กับระบบพลังงานแบบดั้งเดิม^{[ 102 ]}

ในระบบPV แบบแยกเดี่ยวแบตเตอรี่มักใช้เพื่อเก็บไฟฟ้าส่วนเกิน ในระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าไฟฟ้าส่วนเกินสามารถส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้าได้ โปรแกรม การวัดสุทธิและอัตราค่าไฟฟ้าแบบป้อนกลับจะให้เครดิตแก่ระบบเหล่านี้สำหรับไฟฟ้าที่ผลิตได้ เครดิตนี้จะชดเชยไฟฟ้าที่มาจากโครงข่ายเมื่อระบบไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ ซึ่งเป็นการซื้อขายกับโครงข่ายแทนที่จะเก็บไฟฟ้าส่วนเกินไว้^{[ 103 ]}เมื่อพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์มีสัดส่วนน้อยในพลังงานของโครงข่าย เทคนิคการผลิตอื่นๆ สามารถปรับผลผลิตให้เหมาะสมได้ แต่เมื่อพลังงานแปรผันรูปแบบเหล่านี้เพิ่มขึ้น จำเป็นต้องมีการปรับสมดุลเพิ่มเติมในโครงข่าย เนื่องจากราคาลดลงอย่างรวดเร็ว ระบบ PV จึงใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จได้มากขึ้นเพื่อเก็บส่วนเกินไว้ใช้ในภายหลังในเวลากลางคืนแบตเตอรี่ที่ใช้สำหรับการจัดเก็บในโครงข่ายจะช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้าโดยการปรับโหลดสูงสุดให้คงที่ได้นานหลายชั่วโมง^{[ 104 ]}

แบตเตอรี่ที่ ใช้ในบ้านส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (โดยเฉพาะอย่างยิ่งตั้งแต่ประมาณปี 2021) แต่ก็ มี แบตเตอรี่นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ อยู่บ้างเช่นกัน ^{[ 105 ]}แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีศักยภาพที่จะเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดในอนาคตอันใกล้นี้ เนื่องจากมีการพัฒนาอย่างเข้มข้นและคาดว่าจะมีราคาลดลงเนื่องจากประหยัดต้นทุนจากการผลิตในโรงงานขนาดใหญ่ เช่น โรงงาน Tesla Gigafactory 1นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของรถยนต์ไฟฟ้า แบบเสียบปลั๊ก อาจทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานในอนาคตในระบบรถยนต์สู่โครงข่ายไฟฟ้า^{[ 106 ]}เนื่องจากรถยนต์ส่วนใหญ่จอดอยู่โดยเฉลี่ย 95% ของเวลา แบตเตอรี่ของรถยนต์จึงสามารถนำมาใช้เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลจากรถยนต์ไปยังสายส่งไฟฟ้าและกลับมาได้^{[ 107 ]}

แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า (EV) ที่หมดอายุการใช้งานสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้^{[ 108 ]}แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้อื่นๆ ที่ใช้สำหรับระบบ PV แบบกระจาย ได้แก่ แบตเตอรี่ โซเดียม-ซัลเฟอร์และ แบตเตอรี่ วานาเดียมรีดอก ซ์ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ เกลือหลอมเหลวและ แบตเตอรี่ แบบไหลสองประเภทที่โดดเด่นตามลำดับ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]}

ความต้องการการจัดเก็บที่เพียงพอมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ขยายขนาดขึ้น ในยุโรป ความจุในการจัดเก็บและการส่งที่ไม่เพียงพออาจส่งผลให้ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 40 เทราวัตต์-ชั่วโมงสูญเปล่าจากการลดกำลังการผลิตในปี 2026 ซึ่งเทียบเท่ากับการจ่ายไฟให้กับมหานครลอนดอนเป็นเวลาหนึ่งปี ซึ่งเพิ่มขึ้น 25% เมื่อเทียบกับปี2025 ^{[ 112 ]}

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ว่าจะสามารถลดกำลังการผลิตลงได้ แต่โดยทั่วไปแล้วมักจะผลิตพลังงานให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ดังนั้น ในระบบไฟฟ้าที่ไม่มีระบบกักเก็บพลังงานในระบบสายส่ง ที่เพียงพอ การผลิตพลังงานจากแหล่งอื่น ๆ (ถ่านหิน ชีวมวล ก๊าซธรรมชาติ นิวเคลียร์พลังงานน้ำ ) โดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นและลดลงตามการเพิ่มขึ้นและลดลงของไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์และการเปลี่ยนแปลงของความต้องการ (ดูโรงไฟฟ้าที่ปรับกำลังการผลิตตามความต้องการ )

เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมทำงานได้ดีมากเมื่อใช้ร่วมกับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยสามารถกักเก็บน้ำหรือปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำได้ตามต้องการ ในกรณีที่สภาพภูมิประเทศไม่เหมาะสมโรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการสูบน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำที่มีระดับน้ำสูงในวันที่แดดจัด จากนั้นจึงนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ในเวลากลางคืนและในสภาพอากาศเลวร้ายโดยการปล่อยน้ำผ่านโรงไฟฟ้าพลังน้ำไปยังอ่างเก็บน้ำที่มีระดับน้ำต่ำ ซึ่งวงจรจะเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง^{[ 114 ]}

ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำและก๊าซธรรมชาติสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดได้อย่างรวดเร็ว โรงไฟฟ้าถ่านหิน ชีวมวล และนิวเคลียร์มักใช้เวลานานพอสมควรในการตอบสนองต่อโหลด และสามารถกำหนดเวลาให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ได้เท่านั้น ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ในท้องถิ่นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่ต่อเนื่อง ที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย ไฟฟ้า เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ มักต้องมีการลงทุนในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งระหว่างการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้า การจัดเก็บพลังงานหรือการจัดการด้านอุปสงค์ในประเทศที่มีการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สูง เช่น ออสเตรเลีย ราคาไฟฟ้าอาจติดลบในช่วงกลางวันเมื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สูง ซึ่งเป็นแรงจูงใจให้เกิดการ จัด เก็บแบตเตอรี่ ใหม่ ^{[ 115 ] [ 116 ]}

การผสมผสานระหว่างพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อดีคือแหล่งพลังงานทั้งสองจะเสริมซึ่งกันและกัน เนื่องจากช่วงเวลาการทำงานสูงสุดของแต่ละระบบเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่แตกต่างกันของวันและปี^{[ 117 ]} ดังนั้น การผลิตพลังงานของระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบไฮบริด ดังกล่าว จึงมีความคงที่มากกว่าและผันผวนน้อยกว่าระบบย่อยแต่ละระบบ^{[ 118 ]}พลังงานแสงอาทิตย์เป็นไปตามฤดูกาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพภูมิอากาศทางเหนือ/ใต้ ที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตร ซึ่งบ่งชี้ถึงความจำเป็นในการจัดเก็บพลังงานตามฤดูกาลในระยะยาวในตัวกลาง เช่น ไฮโดรเจนหรือพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบกลับ^{[ 119 ]}

พลังงานแสงอาทิตย์สะอาดกว่าไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล [ ^{25 ]}และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการเผาไหม้^{[ 120 ] [ 121 ]}พลังงานแสงอาทิตย์ไม่ก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายในระหว่างการใช้งาน แต่การผลิตแผงโซลาร์เซลล์ก่อให้เกิดมลพิษบ้าง คาร์บอนฟุตพริ้นท์ของการผลิตน้อยกว่า 1 กก. CO ₂ /Wp ^{[ 122 ]}และคาดว่าจะลดลงเมื่อผู้ผลิตใช้ไฟฟ้าสะอาดและวัสดุรีไซเคิลมากขึ้น^{[ 123 ]}พลังงานแสงอาทิตย์มีต้นทุนต่อสิ่งแวดล้อมในระยะเริ่มต้นผ่านการผลิต โดยมีระยะเวลาคืนทุนคาร์บอนหลายปี ณ ปี 2022 ^{[ 123 ]}แต่ให้พลังงานสะอาดตลอดอายุการใช้งานที่เหลืออีก 30 ^{ปี[ 124 ]}

การปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวงจรชีวิตของฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์นั้นน้อยกว่า 50 กรัม (g) ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ^{[ 125 ] [ 126 ] [ 127 ]}แต่หากมีการจัดเก็บด้วยแบตเตอรี่อาจสูงถึง 150 g/kWh ^{[ 128 ]}ในทางตรงกันข้ามโรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซแบบผสมผสาน ที่ไม่มีการดักจับและกักเก็บคาร์บอนจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณ 500 g/kWh และโรงไฟฟ้าพลังงานถ่านหินประมาณ 1000 g/kWh ^{[ 129 ]}เช่นเดียวกับแหล่งพลังงานทั้งหมดที่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกตลอดวงจรชีวิตส่วนใหญ่มาจากการก่อสร้าง การเปลี่ยนไปใช้พลังงานคาร์บอนต่ำในการผลิตและการขนส่งอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์จะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนลงได้อีก^{[ 127 ]}

ความหนาแน่นของพลังงานพื้นผิวตลอดวงจรชีวิตของพลังงานแสงอาทิตย์แตกต่างกันไป^{[ 130 ]}แต่โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 7 W/m2 เมื่อเทียบกับประมาณ 240 สำหรับพลังงานนิวเคลียร์และ 480 สำหรับก๊าซ^{[ 131 ]}อย่างไรก็ตาม เมื่อคำนึงถึงพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการสกัดและแปรรูปก๊าซแล้ว คาดว่าพลังงานจากก๊าซจะมีความหนาแน่นของพลังงานไม่สูงกว่าพลังงานแสงอาทิตย์มากนัก^{[ 25 ]}จากการศึกษาในปี 2021 การผลิตไฟฟ้า 25% ถึง 80% จากฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ในดินแดนของตนเองภายในปี 2050 จะต้องใช้แผงโซลาร์เซลล์ครอบคลุมพื้นที่ตั้งแต่ 0.5% ถึง 2.8% ของสหภาพยุโรป 0.3% ถึง 1.4% ในอินเดียและ 1.2% ถึง 5.2% ในญี่ปุ่นและเกาหลีใต้^{[ 132 ]} การใช้พื้นที่ขนาดใหญ่เช่นนี้สำหรับฟาร์ม PV อาจก่อให้เกิดการต่อต้านจากผู้อยู่อาศัย รวมถึงนำไปสู่การตัดไม้ทำลายป่า การกำจัดพืชพรรณ และการ เปลี่ยนพื้นที่เกษตรกรรม^{[ 133 ]}อย่างไรก็ตาม บางประเทศ เช่น เกาหลีใต้และญี่ปุ่น ใช้ที่ดินเพื่อการเกษตรภายใต้แผงโซลาร์เซลล์ [ ^{134 ] [ 135 ] หรือ}แผงโซลาร์เซลล์ลอยน้ำ^{[ 136 ]}ร่วมกับแหล่งพลังงานคาร์บอนต่ำ อื่นๆ ^{[ 137 ] [ 138 ]}การใช้ที่ดินทั่วโลกมีผลกระทบต่อระบบนิเวศน้อยที่สุด^{[ 139 ]}การขยายตัวของการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ในพื้นที่เกษตรกรรมนำเสนอโอกาสสำหรับการใช้ที่ดินแบบคู่ขนานเพื่อการผลิตพลังงานและการอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพผ่านการปลูกหญ้าและพืชล้มลุกแทรกระหว่างแผงโซลาร์เซลล์ ('แหล่งที่อยู่อาศัยของแมลงผสมเกสรจากพลังงานแสงอาทิตย์') ^{[ 140 ]}การใช้ที่ดินสามารถลดลงได้ถึงระดับเดียวกับพลังงานก๊าซโดยการติดตั้งบนอาคารและพื้นที่ก่อสร้างอื่นๆ^{[ 130 ]}

มีการใช้วัสดุที่เป็นอันตรายในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ แต่โดยทั่วไปแล้วจะใช้ในปริมาณเล็กน้อย^{[ 141 ]}ณ ปี 2022 ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเพอร์รอฟสไกต์นั้นประเมินได้ยาก แต่มีความกังวลว่าตะกั่วอาจเป็นปัญหา^{[ 25 ]}

การศึกษา ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศในปี 2021 คาดการณ์ว่าความต้องการทองแดงจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าภายในปี 2040 การศึกษาดังกล่าวเตือนว่าอุปทานจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อให้ตรงกับความต้องการจากการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่และการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าที่จำเป็น^{[ 142 ] [ 143 ]}อาจจำเป็นต้องใช้เทลลูเรียมและอินเดียมเพิ่มขึ้น ด้วย ^{[ 25 ]}

การรีไซเคิลอาจช่วยได้^{[ 25 ]}เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์บางครั้งถูกแทนที่ด้วยแผงที่มีประสิทธิภาพมากกว่า แผงมือสองจึงถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในประเทศกำลังพัฒนา เช่น ในแอฟริกา[ ^{144 ] หลาย}ประเทศมีกฎระเบียบเฉพาะสำหรับการรีไซเคิลแผงโซลาร์เซลล์ [ ^{145 ] [ 146 ] [ 147 ] แม้ว่า}ต้นทุนการบำรุงรักษาจะต่ำอยู่แล้วเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานอื่น ๆ^{[ 148 ]}นักวิชาการบางคนเรียกร้องให้ออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์ให้สามารถซ่อมแซมได้ ง่าย ขึ้น^{[ 149 ] [ 150 ]}

แผงโซลาร์เซลล์สามารถเพิ่มอุณหภูมิในพื้นที่ได้ ในการติดตั้งขนาดใหญ่ในทะเลทราย ผลกระทบอาจรุนแรงกว่าปรากฏการณ์เกาะความร้อนในเมือง^{[ 151 ]}

พลังงานแสงอาทิตย์ แบบรวมศูนย์มีสัดส่วนน้อยมากพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์อาจใช้น้ำมากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซ ซึ่งอาจเป็นปัญหาได้ เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทนี้ต้องการแสงแดดที่แรง จึงมักสร้างในทะเลทราย^{[ 152 ]}

มีการโต้แย้งว่าถึงแม้ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจของการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานไปสู่พลังงานแสงอาทิตย์ (และพลังงานสะอาดอื่นๆ) จะมีมากมายจนไม่อาจหยุดยั้งได้^{[ 154 ]}แต่การชะลอการเปลี่ยนผ่านจะส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อสภาพภูมิอากาศมากขึ้น[ 155 ^{]กลุ่มล็อบบี้}เชื้อเพลิงฟอสซิลถูกกล่าวหาว่าทำให้การเปลี่ยนผ่านล่าช้า^{[ 156 ]}การอุดหนุนเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเรื่องทางการเมือง^{[ 157 ] [ 158 ]}และขัดขวางการเปลี่ยนผ่าน^{[ 159 ]}การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถถูกตัดขาดได้ด้วยภูมิรัฐศาสตร์เมื่อติดตั้งแล้ว ซึ่งแตกต่างจากน้ำมันและก๊าซที่ช่วยสร้างความมั่นคงด้านพลังงาน [ ^{160 ] และ}กลุ่มเสรีนิยมอาจสนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อลดการพึ่งพารัฐบาล^{[ 161 ]}และการพึ่งพาโครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่เพียงพอ^{[ 162 ]}อย่างไรก็ตาม พรรคการเมืองฝ่ายขวาบางพรรคต่อต้านหรือมีความเห็นแตกแยกเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 163 ] [ 164 ]}จุดยืนของพรรคการเมืองฝ่ายขวาจัดแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ โดยบางพรรคต่อต้านพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อประโยชน์สาธารณะในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการปฏิเสธการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 165 ] [ 166 ]}แม้ว่าพรรคสีเขียวอาจสนับสนุนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นส่วนหนึ่งของการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ แต่นักสิ่งแวดล้อมบางคนก็คัดค้าน สายส่งไฟฟ้าใหม่^{[ 167 ]}

ณ ปี 2022 กำลังการผลิตโพลีซิลิคอนทั่วโลกกว่า 40% อยู่ในซินเจียงประเทศจีน [ ^{168 ]}ซึ่งก่อให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการละเมิดสิทธิมนุษยชน ( ค่ายกักกันในซินเจียง ) ^{[ 169 ]}ตามข้อมูลของสมาคมพลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างประเทศ การที่ จีนครองตลาดการผลิตไม่ใช่ปัญหา เนื่องจากพวกเขาประเมินว่าการผลิต ^{พลังงาน}แสงอาทิตย์ไม่สามารถเติบโตได้มากกว่า 400 พันล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี และเพราะหากอุปทานจากจีนถูกตัดขาด ประเทศอื่นๆ ก็จะมีเวลาหลายปีในการสร้างอุตสาหกรรมของตนเอง^{[ 170 ]}ธุรกิจต่างๆ อาจ ล็อบบี้รัฐบาลเพื่อสนับสนุนหรือคัดค้านภาษีนำเข้าแผงโซลาร์เซลล์^{[ 171 ] [ 172 ]}

• สิวาราม, วารุณ (2018). การควบคุมดวงอาทิตย์: นวัตกรรมเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์และขับเคลื่อนโลก . เคมบริดจ์, แมสซาชูเซตส์: สำนักพิมพ์ MIT. ISBN 978-0-262-03768-6.

• พลังงานแสงอาทิตย์และสิ่งแวดล้อมณสำนักงานข้อมูลพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับพลังงานแสงอาทิตย์