ความรู้เกี่ยวกับ เซลแสงอาทิตย์(Solarcell)
 แหล่งพลังงานที่สำคัญของโลกส่วนใหญ่ได้มาจากฟอสซิล ได้แก่ น้ำมัน ก๊าซ และ ถ่านหิน เมื่อมีการเติบโต ทางเทคโนโลยี และ ทางเศรษฐกิจ จึงทำให้การบริโภคพลังงานเป็นไปอย่างมหาศาล ซึ่งคาดว่า แหล่งพลังงานของ โลกที่ได้มาจาก ฟอสซิลดังกล่าว จะมีสำรองให้ใช้ได้อีกไม่เกิน 50 ปี
กระบวนการผลิต และใช้พลังงานจาก ฟอสซิล นั้น ล้วนก่อให้เกิดผลกระทบ ต่อสิ่งแวดล้อม ติดตามมาอย่างมากมาย เช่น มลพิษทางอากาศ ฝนกรด และ สภาวะเรือนกระจก ซึ่งมีผลกระทบเป็น ลูกโซ่ต่อทั้งระบบนิเวศน์ และความเป็นอยู่ของมนุษย์
การนำพลังงานในรูปแบบอื่นมาใช้ เช่น พลังงานไฟฟ้าจาก นิวเคลียร์ มีค่าใช้จ่ายในการลงทุนในการก่อสร้าง และ ถอดทิ้ง ทำลายเตาปฏิกรณ์สูงมาก แล ะยังไม่สามารถสร้างความเชื่อมั่นในความปลอดภัย ที่ประชาชนทั่วไปยอมรับได้
การส่งเสริมให้มีการใช้พลังงานหมุนเวียนให้มากขึ้น ได้แก่ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานชีวมวล และ การแปรรูปจากมูลฝอย ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาสู่ปัจจุบัน กระบวนการแปรรูป พลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า นับเป็นกระบวนการที่สะอาดและไร้มลภาวะ และเมื่อเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายทั้งในด้านการลงทุน เพื่อให้ได้มาซึ่งพลังงาน โดยรวมถึงผลกระทบที่อาจมีต่อสิ่งแวดล้อมด้วยแล้ว
จะเห็นได้ว่าต้นทุนพลังงานที่ผลิตได้จาก เซลล์แสงอาทิตย์ มีราคาถูกกว่า แหล่งพลังงานประเภทอื่น และประการสำคัญก็คือ พลังงานจากแสงอาทิตย์ เป็นหนึ่งในพลังงานที่มีความยั่งยืน ไม่มีที่สิ้นสุด

สิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งสามารถเปลี่ยน พลังงานแสงอาทิตย์ ( หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ได้โดยตรง และไฟฟ้าที่ได้นั้น จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง Direct Current ถึงแม้ว่าปัจจุบัน จะมีการสร้างเซล ที่สามารถแปลงแสง เป็นไฟสลับ ได้แล้วก็ตาม  จัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทน ชนิดหนึ่ง ( Renewable Energy ) สะอาด และไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้า ได้มากน้อยเพียงใด

          พลังงานแสงอาทิตย์ ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาล บนพื้นที่ 1 ตารางเมตร เราจะได้พลังงานประมาณ 1,000 วัตต์ หรือเฉลี่ย 4-5 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ซึ่งมีความหมายว่า ในวันหนึ่งๆ บนพื้นที่เพียง 1 ตารางเมตรนั้น เราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ 1 กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง 4-5 ชั่วโมงนั่นเอง ถ้าเซลล์แสงอาทิตย์ มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน เท่ากับร้อยละ 15 ก็แสดงว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีพื้นที่ 1 ตารางเมตร จะสามารถ ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 150 วัตต์ หรือเฉลี่ย 600-750 วัตต์ - ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ในเชิงเปรียบเทียบ ในวันหนึ่งๆ ประเทศไทยเรามีความต้องการ พลังงานไฟฟ้าประมาณ 250 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อวัน ดังนั้น ถ้าเรามีพื้นที่ประมาณ 1,500 ตารางกิโลเมตร ( ร้อยละ 0.3 ของประเทศไทย) เราก็จะสามารถผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์ ได้เพียงพอกับความต้องการทั้งประเทศ

หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ ที่นิยมใช้กันมากที่สุดได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ ซึ่งวัสดุกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุด และมีมากที่สุด บนพื้นโลกได้แก่ ซิลิคอน ซึ่งถลุง ได้จากควอตไซต์ หรือทราย และผ่านขั้นตอน การทำให้บริสุทธิ์ ตลอดจนการทำให้เป็นผลึก เซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผ่น อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลม ( เส้นผ่าศูนย์กลาง 5 นิ้ว) หรือแผ่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส ( ด้านละ 5 นิ้ว ) มีความหนา 200-400 ไมครอน ( ประมาณ 0.2-0.4 มิลลิเมตร ) จะต้องนำมาผ่าน กระบวนการแพร่ซึม สารเจือปนในเตาอุณหภูมิสูง ( ประมาณ 1000 ? ซ ) เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น ขั้วไฟฟ้าด้านหลัง เป็นผิวสัมผัสโลหะเต็มหน้า ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสง จะมีลักษณะเป็นลายเส้นคล้ายก้างปลา  

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบ เซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้าง พาหนะ นำไฟฟ้าประจุลบ และบวกขึ้นซึ่งได้แก่ อิเล็กตรอน และ โฮล โครงสร้าง รอยต่อพีเอ็น จะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้า ภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหนะ ไฟฟ้า ชนิดอิเล็กตรอนให้ไหล ไปที่ขั้วลบ และทำให้พาหะนำไฟฟ้า ชนิดโฮล ไหลไปที่ขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า แบบกระแสขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อเราต่อ เซลล์แสงอาทิตย์ เข้ากับเครื่องไฟฟ้า ( เช่น หลอดแสงสว่าง มอเตอร์ ฯลฯ ) ก็จะมีกระแสไฟฟ้า ไหลในวงจร เซลล์แสงอาทิตย์ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 นิ้ว จะให้กระแสไฟฟ้าลัดวงจร ประมาณ 3 แอมแปร์ และให้แรงดันไฟฟ้า วงจรเปิดประมาณ 0.5 โวลต์ 

ถ้าต้องการให้ได้กระแสไฟฟ้ามากๆ ก็ทำได้โดยการนำเซลล์มาต่อขนานกัน หรือ ถ้าต้องการ ให้ได้แรงดันไฟฟ้าสูงๆ ก็ทำได้โดยนำเซลล์มาต่ออนุกรมกัน เซลล์แสงอาทิตย์ ที่มีขายในท้องตลาด จะถูกออกแบบ ให้อยู่ในกรอบอลูมินั่ม สี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเรียกว่า แผง หรือ มอดูล

     เนื่องจากกระแสไฟฟ้า ที่ไหลออกจากเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นชนิดกระแสตรง ดังนั้นถ้าผู้ใช้ต้องการ นำไปจ่ายไฟฟ้า ให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้า ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ต้องต่อเซลล์แสงอาทิตย์ เข้ากับอินเวอร์เตอร์ ( Inverter ) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ แปลงไฟฟ้ากระแสตรง ให้เป็นกระแสสลับก่อน

          ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้า กระแสตรงในเวลากลางวัน เช่น หลอดแสงสว่างกระแสตรง สามารถต่อเซลล์ แสงอาทิตย์ กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงได้โดยตรง  

             ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ในเวลากลางวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ ในระบบจะต้องมีอินเวอร์เตอร์ด้วย          ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้า ในเวลากลางคืนด้วย จะต้องมีแบตเตอรี่เพิ่มเข้ามาในระบบด้วย  กล่องควบคุมการประจุไฟฟ้าทำหน้าที่ 
1. เลือกว่าจะส่ง กระแสไฟฟ้าไปยังอินเวอร์เตอร์หรือส่ง ไปยังแบตเตอรี่ หรือ 
2. ตัดเซลล์แสงอาทิตย์ออกจากระบบและต่อแบตเตอรี่ไปยังอินเวอร์เตอร์

        อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ ที่ใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสตรง ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ในการแปลง ดังกล่าว จะมีการสูญเสียเกิดขึ้นเสมอ โดยทั่วไปประสิทธิภาพ ของอินเวอร์เตอร์ มีค่าประมาณร้อยละ 85 - 90 หมายความว่า ถ้าต้องการไฟฟ้า 85-90 วัตต์ เราควรเลือกใช้อินเวอร์เตอร์ขนาด 100 วัตต์ เป็นต้น ในการใช้งาน ควรติดตั้งอินเวอร์เตอร์ในที่ร่ม อุณหภูมิไม่เกิน 40 ? ซ ความชื้นไม่เกินร้อยละ 60 อากาศระบายได้ดี ไม่มีสัตว์ เช่น หนู งู มารบกวน และมีพื้นที่ให้บำรุงรักษาได้เพียงพอ    

      สถานที่ติดตั้งแผง เซลล์ แสงอาทิตย์ ควรเป็นที่โล่ง ไม่มีเงามาบังเซลล์ ไม่อยู่ใกล้ สถานที่ เกิดฝุ่น อาจอยู่ บน พื้นดิน หรือบนหลังคาบ้าน ก็ได้      

     ควรวางให้แผงเซลล์ มีความลาด เอียง ประมาณ 10-15 องศา จากระดับแนวนอน และหันหน้า ไปทางทิศใต้  การวางแผงเซลล์ ให้มีความลาด ดังกล่าว จะช่วยให้ เซลล์รับแสง อาทิตย์ได้มากที่สุด และช่วย ระบายน้ำฝนได้รวดเร็ว

  • การบำรุงรักษาเซลล์แสงอาทิตย์และอายุการใช้งาน

อายุการใช้งาน เซลล์แสงอาทิตย์ โดยทั่วไปยาวนานกว่า 20 ปี และเนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ ไม่มีส่วนใดที่เคลื่อนไหว เป็นผลให้ลดการดูแลและบำรุงรักษาระบบดังกล่าว จะมีเพียงในส่วนของการทำความสะอาด แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ที่เกิดจาก ฝุ่นละอองเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับ การดูแลระบบปรับอากาศ ขนาดเล็กตาม บ้านพักอาศัยแล้ว จะพบว่างานนี้ดูแลง่ายกว่า

เทคโนโลยีของ เซลล์แสงอาทิตย์ ในปัจจุบัน มีการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ประกอบกับ การนำ ระบบควบคุมที่ดี มาใช้ในการผลิต ทำให้ เซลล์แสงอาทิตย์ สามารถที่จะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 1,600-1,800 กิโลวัตต์-ชั่วโมง ต่อกิโลวัตต์ สูงสุดต่อปี พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากบ้าน 1 หลัง ประมาณ 3,750-4,500 หน่วย/ปี สามารถ ลดการใช้ น้ำมัน ในการผลิต ไฟฟ้าลงได้ 1,250-1,500 ลิตร/ปี

  • ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ใช้เชื้อเพลิง โครงการนี้จึงมีส่วนช่วยลด CO2 SOX และ NOX ที่เกิดจากโรงไฟฟ้าที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน และ ช่วยลดค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการกำจัดสารต่างๆ ดังกล่าวนั้นด้วย

         จุดเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์
1.แหล่งพลังงานได้จากดวงอาทิตย์ เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีวันหมดและไม่เสียค่าใช้จ่าย
2.เป็นแหล่งพลังที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดมลภาวะแก่สิ่งแวดล้อม
3.สร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาดตั้งแต่เครื่องคิดเลข ไปจนถึงโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่
4.ผลิตที่ไหนใช้ที่นั่น ซึ่งระบบไฟฟ้าปกติแหล่งผลิตไฟฟ้ากับจุดใช้งานอยู่คนละที่ และจะต้องมีระบบนำส่ง แต่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตไฟฟ้าในบริเวณที่ใช้งานได้

 
บริษัท เทคตรอนจำกัด
44/36 หมู่ 2 ต.คลองสระบัว อ.พระนครศรีอยุธยา 13000
44/36 Moo2 T.Klongsabua A.Ayutthaya Ayutthaya 13000
Tel 035-231578 ,081-4993426 ,084-6427535 Fax 035-328218
Email: chokchai@techtron.co.th, paricha@techtron.co.th