"Solar Cell พลังจากแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานหมุนเวียน มีศักยภาพสูง และเกิดใหม่ได้ไม่วันสิ้นสุดแถมยังเป็นต้นกำเนิดของพลังงานน้ำ"

เป็นพลังงานที่แผ่รังสีมาจากดวงอาทิตย์ จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุดมีศักยภาพสูง ปราศจากมลพิษ อีกทั้งเกิดใหม่ได้ไม่สิ้นสุด และยังเป็นต้นกำเนิดของพลังงานน้ำ (จากการทำให้น้ำกลายเป็นไอและลอยตัวขึ้นสูง พลังงานน้ำที่ตกกลับลงมาถูกนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า) เป็นต้นกำเนิดของพลังงานเคมีในอาหาร (พืชสังเคราะห์แสง เปลี่ยนแร่ธาตุให้เป็นแป้งและน้ำตาล ซึ่งสามารถให้พลังงานแก่มนุษย์และสัตว์ชนิดต่างๆ) เป็นต้นกำเนิดของพลังงานลม (ทำให้เกิดความกดอากาศและทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศ) และเป็นต้นกำเนิดพลังงานคลื่น (ทำให้น้ำขึ้น-ลง) นอกจากนี้พลังงานความร้อนใต้พิภพก็ยังถือว่ามีรากฐานมาจากความร้อนจากดวงอาทิตย์อีกด้วย

สำหรับประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร ได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ในเกณฑ์สูง พลังงานโดยเฉลี่ยซึ่งรับได้ทั่วประเทศประมาณ 4 ถึง 4.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อตารางเมตรต่อวัน ประกอบด้วยพลังงานจากรังสีตรง (Direct Radiation) ประมาณร้อยละ 50 ส่วนที่เหลือเป็นพลังงานรังสีกระจาย (Diffused Radiation) ซึ่งเกิดจากละอองน้ำในบรรยากาศ (เมฆ) ซึ่งมีปริมาณสูงกว่าบริเวณที่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรออกไปทั้งแนวเหนือ – ใต้

ปัจจุบันประเทศไทยสามารถใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ได้ 2 รูปแบบ

1) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการผลิตพลังงานไฟฟ้า โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าสูบน้ำ โครงการสาธิตระบบผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน และอาคารศูนย์ศึกษาการพัฒนาอันเนื่องมาจากพระราชดำริ เป็นต้น

2) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตพลังงานความร้อน ทั้งในลักษณะของเทคโนโลยีอบแห้ง และการผลิตน้ำร้อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

การผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานไฟฟ้าแสงอาทิตย์ เป็นการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar cell หรือ Photovoltaic) ซึ่งถูกผลิตครั้งแรกในปี พ.ศ. 2426 โดยชาร์ล ฟริทท์ โดยใช้ธาตุซีลีเนียม

ในปี พ.ศ. 2484 เป็นการเริ่มต้นของการผลิตแแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยธาตุซิลิกอน โมเลกุลเดี่ยว ด้วยต้นทุนการผลิตที่ค่อนข้างสูง การใช้งานของแผงเซลแสงอาทิตย์ในช่วงแรก เน้นไปที่การใช้งานในอวกาศ เช่น ใช้กับดาวเทียม

ปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ทำมาจากสารกึ่งตัวนำพวกซิลิคอน มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึงประมาณร้อยละ 22

เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร

กระบวนการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ จะมีการใช้สารกึ่งตัวนำที่สามารถปรับเปลี่ยนให้เหมาะสมเพื่อปล่อยประจุไฟฟ้า สารกึ่งตัวนำที่ใช้กันมากที่สุดในเซลล์แสงอาทิตย์ คือ ซิลิคอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่พบโดยทั่วไปในทราย

เซลล์แสงอาทิตย์ทุกชิ้นจะประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ 2 ชั้น ชั้นหนึ่งถูกชาจ์ดที่ขั้วบวก อีกชั้นหนึ่งถูกชาร์จที่ขั้วลบ เมื่อแสงส่องมายังสารกึ่งตัวนำ สนามไฟฟ้าที่แล่นผ่านส่วนที่ 2 ชั้นนี้ตัดกันทำให้ไฟฟ้าลื่นไหล และเกิดกระแสไฟฟ้าสลับ ยิ่งแสงส่องแรงมากเท่าใด ไฟฟ้าจะลื่นไหลมากขึ้น

ปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

1) ขนาดผลิตกำลังไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้ได้ระบบที่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอต่อความต้องการใช้พลังงาน โดยเซลล์แสงอาทิตย์ 1 วัตต์ สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณวันละ 2.5-3.5 วัตต์ต่อชั่วโมง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าพลังงานแสงอาทิตย์ในแต่ละพื้นที่

2) ความเข้มของแสงอาทิตย์ ยิ่งความเข้มแสงอาทิตย์ตกลงบนแผงมากเท่าไร จะยิ่งผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้น

3) ขนาดของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่ใช้กับเซลล์แสงอาทิตย์ควรเป็นแบบ Deep Discharge หรือดีกว่า ในการกำหนดขนาดแบตเตอรี่ต้องพิจารณาจากค่าพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการใช้งานเฉลี่ยต่อวัน

4) ทิศทางการวางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ควรวางให้หันไปทางใต้โดยวางเอียงทำมุมกับพื้นในแนวระนาบ ตามมุมละติจูดของสถานที่ตั้งระบบ ทั้งนี้เพื่อให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยทั้งปีได้มากที่สุด

5) ความร้อน มีผลต่อประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ลดต่ำลง

หลังจากประสบกับปัญหาน้ำมันแพง ใน พ.ศ. 2516 และ 2522 กลุ่มประเทศพัฒนาแล้วจึงหันมาให้ความสนใจในพลังงานแสงอาทิตย์และเริ่มมีการพัฒนาอย่างจริงจังมากขึ้น หลังจากการตีพิมพ์ข้อมูลเรื่องโลกร้อนของกลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ การติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์มีปริมาณเพิ่มขี้น 10-20% ทุกปี

ในประเทศไทยการติดตั้งยังมีอยู่น้อย เนื่องจากมีต้นทุนสูง เมื่อเทียบกับการผลิตไฟฟ้าด้วยเชื้อเพลิงประเภทอื่น แต่ในอนาคต หากมีการพัฒนาเทคโนโลยีให้มีต้นทุนที่ถูกลง จะมีความต้องการพลังงานประเภทนี้เพิ่มขึ้นในอนาคต

อ้างอิง

1. Perlin, John: California Solar Center. Retrieved on 2007-09-29