กำเนิดโซลาร์เซลล์
รูปแบบของโซลาร์เซลล์ การทำงานและการผลิตไฟในรูปแบบต่างๆ
เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell) หรือ เซลล์โฟโตวอลเทอิก (Photovoltaic cell) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งทำหน้าที่แปลงพลังงานแสงหรือโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า รูปแบบที่นิยมใช้ในยุคปัจจุบัน ถือกำเนิดขึ้นใน ปี 1954 ที่ Bell Laboratories โดย Daryl Chapin, Calvin Souther Fuller และ Gerald Pearson โดยมีหลักการทำงานคือการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการานำสารกึ่งตัวนำมาทำเป็นแผ่นบางๆ เมื่อแสงตกกระทบแผ่น รังสีของแสงที่มีอนุภาคพลังงงานโฟตอนจะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอนที่อยู่ในสารกึ่งตัวนำ จนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนเคลี่อนที่ได้ครบวงจรจึงทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตรงขึ้น
สารหลักที่นิยมใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์มีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ คือ
1. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจากสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน ซึ่งมีทั้งที่เป็นแบบรูปผลึกและไม่เป็นรูปผลึก
1.1 เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนที่เป็นแบบรูปผลึก
a) ซิลิคอนที่เป็นแบบรูปผลึกเดี่ยว (Mono Crystalline)
เป็นแผ่นซิลิคอนหนาประมาณ 300 ไมครอนหรือเรียกว่า เวเฟอร์ เป็นสารกึ่งตัวนำในช่วงยุคแรกของการสร้างโซล่าเซลล์
b) ซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม (Poly Crystalline)
เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อลดต้นทุนของโซล่าเซลล์ ซึ่งยังคงมีคุณสมบัติและประสิทธิภาพการใช้งานใกล้เคียงกับแบบผลึกเดี่ยว เซลล์แสงอาทิตย์แบบนี้เป็นที่นิยมใช้กันมาในประเทศไทย
1.2 เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนแบบไม่เป็นรูปผลึก เป็นเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นมาใหม่ เป็นฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous /Thin Film) เพื่อลดต้นทุนและประหยัดเวลาในการผลิต มีลักษณะเป็นแผ่นฟิล์มบางๆ 0.5 ไมครอน น้ำหนักเบา ยืดหยุ่นได้ดี จึงเหมาะกับในการนำไปใช้ในโรงงานไฟฟ้าขนาดใหญ่
2. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารประกอบที่ไม่ใช่ซิลิคอน เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง มีราคาแพง จึงไม่เป็นที่นิยมนำมาใช้สร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แต่นิยมนำไปใช้ในงานสำหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Module/Solar Panel)
เป็นการรวมแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆแผ่น โดยด้านหน้าของแผงเซลล์จะมีแผ่นกระจกที่มีคุณสมบัติยอมให้แสงผ่านได้ดีและช่วยป้องกันแผ่นเซลล์ วัสดุที่ใช้ผลิตเป็นแผงโซล่าเซลล์จำเป็นต้องมีความคงทน สามารถกันความชื้นได้ดี เช่น ซิลิโคน อีวีเอ (Ethelele Vinyl Acetate) เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องถูกติดตั้งอยู่ในที่กลางแจ้ง โล่ง ไม่มีหลังคาคลุม ต้องโดนทั้งลม ฝน หิมะ และแสงแดดอยู่ตลอด
การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งได้ 3 ระบบ คือ
การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Stand alone system) ระบบนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่ชนบทไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้า
การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย (PV Grid connected system) ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง
การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็นระบบที่ได้รับการออกแบบให้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น พลังงานลม เครื่องยนต์ดีเซล พลังงาน้ำ เป็นต้น
เซลล์แสงอาทิตย์ ไม่ใช้เรื่องไกลตัวอีกต่อไป เพราะปัจจุบันเราก็สามารถติดตั้งแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์ไว้บนหลังคาบ้านเราเอง ไว้สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าใช้ในครัวเรือนได้แล้วนะคะ
Revised by Sintorn Santitorn
