Solar Cell คืออะไร

Solartech Solartech
18 พ.ย. 2567
ยาว 2 นาที

อัปเดตเมื่อ 30 พ.ค.

โซล่าเซลล์เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงและไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Cuurent) จัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทนชนิดหนึ่ง (RenewableEnergy) สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใด ๆ ขณะใช้งาน

ประวัติความเป็นมาของเซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นมาครั้งแรกในปี ค.ศ. 1954 (พ.ศ. 2497) โดย แชปปิน (Chapin) ฟูลเลอร์ (Fuller) และเพียสัน (Pearson) แห่งเบลล์เทลเลโฟน (Bell Telephon) โดยทั้ง 3 ท่านนี้ได้ค้นพบเทคโนโลยีการสร้างรอยต่อ พี-เอ็น (P-N) แบบใหม่ โดยวิธีการแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิกอน จนได้เซลล์แสงอาทิตย์อันแรกของโลก ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 6%

ปัจจุบันนี้เซลล์แสงอาทิตย์ได้ถูกพัฒนาขึ้นจนมีประสิทธิภาพสูงกว่า 15% แล้ว ในระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับโครงการด้านอวกาศ ดาวเทียมหรือยานอวกาศที่ส่งจากพื้นโลกไปโคจรในอวกาศ ก็ใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังไฟฟ้า ต่อมาจึงได้มีการนำเอาแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้บนพื้นโลกเช่นในปัจจุบันนี้

เซลล์แสงอาทิตย์ในยุคแรก ๆ ส่วนใหญ่จะมีสีเทาดำ แต่ในปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้เซลล์แสงอาทิตย์มีสีต่าง ๆ กันไป เช่น แดง น้ำเงิน เขียว ทอง เป็นต้น เพื่อความสวยงาม

เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด

พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาลบนพื้นที่ 1 ตารางเมตรเราจะได้พลังงานประมาณ 1,000 วัตต์ หรือเฉลี่ย 4-5 กิโลวัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน ซึ่งมีความหมายว่าในวันหนึ่ง ๆ บนพื้นที่เพียง 1 ตารางเมตรนั้นเราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ 1 กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง 4-5 ชั่วโมงนั่นเอง

ถ้าเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานร้อยละ 15 ก็แสดงว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะมีพื้นที่ 1 ตารางเมตรจะสามาถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 150 วัตต์ หรือเฉลี่ย 600-750 วัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน

ในเชิงเปรียบเทียบในวันหนึ่ง ๆ ประเทศไทยเรามีความต้องการพลังงานไฟฟ้าประมาณ 250 ล้านกิโลวัตต์/ชั่วโมง/วัน ดังนั้นถ้า เรามีพื้นที่ประมาณ 1,500 ตารางกิโลเมตร (ร้อยละ 0.3 ของประเทศไทยเราก็สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการทั้งประเทศ)

หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้กันมากที่สุด ได้แก่รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำซึ่งวัสดุสารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกได้แก่ซิลิกอนซึ่งถลุงได้จากควอตไซต์ หรือทรายและผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ตลอดจนการทำให้เป็นผลึก

เซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผ่นอาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้ว) หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส (ด้านละ 5 นิ้ว) มีความหนา 200 - 400 ไมครอน (ประมาณ 0.2 – 0.4 มิลลิเมตร) และต้องนำมาผ่านกระบอนการแพร่ซึมสารเจือปนในเตาอุณหภูมิสูง (ประมาณ 1000 C) เพื่อสร้างรอยต่อ P-N ขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นผิวสัมผัสโลหะเต็มหน้าส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะเป็นลายเส้นคล้ายก้างปลา

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบกับเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและประจุบวก ขึ้น ซึ่งได้แก่อิเล็กตรอนและโฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนให้ไหลไปที่ขั้วลบ และทำให้พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปที่ขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อเราต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า (เช่น หลอดแสงสว่าง มอเตอร์ เป็นต้น) ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรสลับก่อน

เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้วจะให้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรประมาณ 3 แอมแปร์และให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดประมาณ 0.5 โวลต์ ถ้าต้องการให้ได้กระแสไฟฟ้ามาก ๆ ก็ทำได้โดยการนำเซลล์มาต่อขนานกันหรือถ้าต้องการให้ได้แรงดันสูง ๆ ก็นำเซลล์มาต่ออนุกรมกันเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขายในท้องตลาดจะถูกออกแบบให้อยู่ในกรอบอลูมินั่มสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเรียกว่า แผง หรือ โมดูล

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นชนิดกระแสตรง ดังนั้นถ้าผู้ใช้ต้องการนำไปจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ ไฟฟ้ากระแสสลับต้องต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าจากกระแสตรงให้เป็นกระแสสลับก่อน

ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงในเวลากลางวัน เช่น หลอดแสงสว่างกระแสตรงสามารถต่อเซลล์แสงอาทิตย์กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงได้โดยตรง

ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในเวลากลางวัน เช่น ตู้เย็นเครื่องปรับอากาศในระบบจะต้องมีอินเวอร์เตอร์ด้วย

ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนด้วยจะต้องมีแบตเตอรี่เข้ามาใช้ในระบบด้วย

โซล่าเซลล์มี 3 ระบบ ดังนี้

ระบบออนกริด (Ongrid)
ถ้าบ้านคุณใช้ไฟฟ้าในตอนกลางวันเยอะ ขอแนะนำ “ระบบออนกริด” (Ongrid) โดยระบบนี้จะใช้ไฟจากการไฟฟ้าและโซล่าเซลล์ การติดตั้งจำเป็นต้องมีการขอขนานไฟ จากภาครัฐ สามารถขายไฟคืนการไฟฟ้าได้ ไม่ต้องมีแบตเตอรี่ ราคาจึงเข้าถึงง่าย

ระบบไฮบริด (Hybrid)
ถ้าบ้านคุณใช้ไฟทั้งกลางวันและกลางคืน ขอแนะนำ “ระบบไฮบริด” (Hybrid) โดยระบบนี้จะใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้า โซล่าเซลล์ และแบตเตอรี่ การติดตั้งจำเป็นต้องมีการขออนุญาตขนานไฟ และขายไฟคืนการไฟฟ้าได้เหมือนระบบ Ongrid แต่ราคาสูงกว่าเนื่องจากมีแบตเตอรี่

ระบบออฟกริด (Offgrid)
ถ้าบ้านคุณเป็นบ้านสวนหรือไฟฟ้าเข้าไม่ถึง แนะนำ “ระบบออฟกริด” (Offgrid) โดยระบบนี้จะใช้ไฟจากโซล่าเซลล์และแบตเตอรี่ ระบบนี้ไม่เชื่อมต่อกับสายส่งของการไฟฟ้าฯ ไม่ต้องขออนุญาตภาครัฐ มีหลากหลายแพ็กเกจ ตั้งแต่ชุดนอนนาขนาดเล็ก ไปจนถึงขนาดใหญ่ที่ใช้ไฟฟ้าได้เหมือนบ้านทั่วไป

ประเภทของ " เซลล์แสงอาทิตย์ "

1. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวซิลิกอน (Single Crystalline Silicon Solar Cell)และชนิดผลึกโพลีซิลิกอน (Polycrystalline Silicon Solar Cell) ประเทศไทยนำเข้าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวซิลิกอนมาใช้งานมากที่สุด ข้อดีเด่นคือ ใช้ธาตุซิลิกอนซึ่งมีมากที่สุดในโลกและมีราคาถูกเป็นวัตถุดิบ

2. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิกอน (Amorphous Silcon Solar Cell) ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในเครื่องคิดเลขซึ่งมีลักษณะสีม่วงน้ำตาล มีความบางเบา ราคาถูกผลิตให้เป็นพื้นที่เล็กไปจนถึงใหญ่หลายตารางเมตรได้ใช้ธาตุซิลิกอนเช่นกัน แต่เคลือบให้เป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน หรือ 0.0005 มิลลิเมตรเท่านั้น

3. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกแกลเลียมอาร์เซไนดิ (Gallium Arsenide Solar Cell) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงระดับร้อยละ 25 ขึ้นไป แต่มีราคาแพงมากไม่นิยมนำมาใช้งานบนพื้นโลก จึงใช้งานสำหรับดาวเทียมเป็นส่วนมาก

เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแปล่งพลังงานทดแทนซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะขณะใช้งานไม่ทำลายสภาพแวดล้อม เพียงแค่ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ไว้กลางแดดก็สามารถใช้งานได้ทันที

เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานได้โดยไม่สร้างเสียงรบกวนหรือการเคลื่อนไหว เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น จึงเป็นการประหยัดน้ำมันและอนุรักษ์พลังงานและสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้จากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่มนุษย์ได้มาฟรี และมีไม่สิ้นสุดอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ยาวนานกว่า 20 ปี ดังนั้นเมื่อลงทุนติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ในครั้งแรก ก็แทบจะไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีกต่อไป

การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ไม่มีความสลับซับซ้อนและไม่มีอันตราย ประชาชนทั่วไปสามารถหาซื้อและติดตั้งเพื่อใช้งานในครัวเรือนด้วยตนเอง การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์แบบง่าย ๆ อาจเริ่มจากการซื้ออุปกรณ์ชุดเซลล์แสงอาทิตย์สำเร็จรูปมาใช้งานเพื่อให้เกิดการคุ้นเคย เช่น ไฟส่องสนามพลังงานแสงอาทิตย์ ไฟส่องโรงจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์ ชุดหลอดฟลูออเรสเซนต์พลังงานแสงอาทิตย์ สำหรับการออกแบบระบบใหญ่ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้าน ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ

กล่องควบคุมการประจุไฟฟ้าทำหน้าที่

1.เลือกว่าจะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอินเวอร์เตอร์หรือส่งไปยังแบตเตอรี่หรือ

2.ตัดเซลล์แสงอาทิตย์ออกจากระบบและต่อแบตเตอรี่ตรงไป ยังอินเวอร์เตอร์

อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับในการแปลงดังกล่าวจะเกิดการสูญเสียขึ้นเสมอ โดยทั่วไปประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์มีค่าประมาณร้อยละ 85-90 หมายความว่าถ้าต้องการใช้ไฟฟ้า 85-90 วัตต์ เราควรเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ 100 วัตต์ เป็นต้น ในการใช้งานเราควรติดตั้งอินเวอร์เตอร์ในที่ร่มอุณหภูมิไม่เกิน 40 °C ความชื้นไม่เกินร้อยละ 60 อากาศระบายได้ดี ไม่มีสัตว์เช่น หนู งู มารบกวน และมีพื้นที่ให้บำรุงรักษาได้เพียงพอ

สถานที่ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ควรเป็นที่โล่ง ไม่มีเงามาบังเซลล์ ไม่อยู่ใกล้สถานที่เกิดฝุ่น อาจอยู่บนพื้นดินหรือบนหลังคาบ้านก็ได้ ควรวางแผงเซลล์ให้มีความลาดเอียงประมาณ 10- 15 องศาจากระดับแนวนอน และหันหน้าไปทางทิศใต้ การวางแผงเซลล์ให้มีความลาดดังกล่าว จะช่วยให้เซลล์รับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดและช่วยระบายน้ำฝนได้รวดเร็ว

บทสรุป

แสงอาทิตย์เป็นพลังงานแห่งจักรวาล ต้นกำเนิดของพลวัตต่าง ๆ ที่ขับเคลื่อนโลกของเรา และเป็นแหล่งพลังงานที่หล่อเลี้ยงทุกสรรพชีวิต บนดาวเคราะห์สีน้ำเงินใบนี้ น่าเสียดายที่เรายังไม่ได้ใช้ความพยายามอย่างเพียงพอ ที่จะประยุกต์ใช้ขุมพลังงานอันบริสุทธิ์ และยิ่งใหญ่นี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดแต่กลับเผาผลาญเชื้อเพลิงจากฟอสซิล ที่สะสมมานับเป็นล้านปีให้หมดไป ในระยะเวลาเพียงไม่กี่ชั่วอายุคน และสิ่งเหล่านี้ก็ยากที่จะย้อนให้กลับคืนมาเหมือนเดิม ซึ่งผลที่ได้คือความสะดวกสบายและความเจริญก้าวหน้า แต่เราก็ต้องเผชิญกับความเสื่อมโทรม ของสภาวะแวดล้อมที่กำลังบั่นทอน ทุกสรรพสิ่งบนโลกใบนี้

หวังว่าผลสำเร็จที่ได้จากโครงการนี้ จะเป็นแรงผลักดันให้ประเทศไทย มีการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น ซึ่งจะช่วยชะลอการเผาไหม้เชื้อเพลิง เพื่อผลิตไฟฟ้าปีละประมาณ 1,200–1,500 ลิตร ได้อีกทางหนึ่ง และสนับสนุนอุตสาหกรรมการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศ ให้ขยายตัวเพิ่มขึ้น อันจะก่อให้เกิดการแข่งขันด้านคุณภาพ และราคา ซึ่งจะส่งผลให้การใช้งาน ขยายตัวเพิ่มขึ้นเป็นเท่าทวีคูณในอนาคต

การเริ่มต้นร่วมมือกันในวันนี้คงยังไม่สาย หากเราจะกลับไปสู่พลังงานที่ให้กำเนิดชีวิต และมีให้ใช้อย่างเหลือเฟือ ซึ่งเป็นอีกหนทางหนึ่ง ที่จะช่วยบรรเทาปัญหาการขาดแคลนพลังงาน และช่วยทำให้ปัญหามลภาวะเป็นพิษ เบาบางลงไป อันหมายถึงคุณภาพชีวิตและสิ่งแวดล้อมที่ดี ก็จะหวนกลับคืนมาสู่มวลมนุษย์และสรรพชีวิตบนดาวเคราะห์สีน้ำเงินใบนี้ ดังบทเพลงที่ กฟผ. ได้สร้างสรรค์ให้กับเด็ก ๆ ได้ร้องขับขาน เพื่อเชิญชวนให้คนไทยทุกคน ร่วมมือกันใช้พลังงานที่สะอาด เพื่ออนุรักษ์สิ่งแวดล้อม

เอกสารอ้างอิง

1. ข้อเสนอโครงการสาธิตระบบผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน ของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ยื่นขอรับทุนจากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน

2. เอกสารเผยแพร่ ชุด สาระน่ารู้เกี่ยวกับการอนุรักษ์พลังงาน "เซลล์แสงอาทิตย์" ของสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ

3. การศึกษาแนวทางและหลักเกณฑ์ในการกำหนดนโยบายในการให้การสนับสนุนการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ของศูนย์วิจัยและฝึกอบรมพลังงานแสงอาทิตย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร เสนอต่อสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ

4. เอกสารเผยแพร่กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน "พลังงานจากแสงอาทิตย์"

5. สำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาต วารสารนโยบายพลังงาน ฉบับที่ 41 เดือนกรกฎาคม-กันยายน 2541

---

#โซลาร์เซลล์ #พลังงานแสงอาทิตย์ #พลังงานสะอาด #solarcell #Solar #โซล่าเซลล์ #solarcell #โซล่าเซลล์ลดค่าไฟ #solarrooftop #ไฟฟ้า #วิศวะ #engineer #ประหยัดไฟ #ผ่อนโซล่าเซลล์ #SLC #Solartech #Solartechcenter #ongrid #offgrid #hybrid #บริษัทติดตั้งโซล่าเซลล์ #ติดตั้งโซล่าเซลล์ราคาถูก