ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ในกระบวนการผลิตไฟฟ้าของแผงโซล่าเซลล์

พลังงานแสงอาทิตย์สามารถดึงมาใช้ได้อย่างถูกวิธีด้วยวิธีการทางเทคนิคที่เฉพาะตัวในการทำงานของระบบผลิตกระแสไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ โดยกลไกการรับพลังงานแสงอาทิตย์นี้นั้น มาจากปรากฏการณ์โฟโต้โวลตาอิก ซึ่งเมื่อมีแสงแดดตกกระทบบนชั้นของสารกึ่งตัวนำชนิด N อนุภาคแสงหรือโฟตอน (Photon) จะกระจายอยู่ทั่วพื้นผิวด้านบน อนุภาคของแสงจะถ่ายทอดพลังงานสู่สารกึ่งตัวนำและถ่ายทอดต่อไปอีกยังอิเล็กตรอนอิสระในชั้นสาร P ตัวโซล่าเซลล์ที่รับพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอที่จะส่งเข้าระบบได้แล้ว อิเล็กตรอนอิสระจะสามารถข้ามรอยต่อไปยังชั้นสาร N สำหรับในการเตรียมพร้อมส่งออกจากโซล่าเซลล์ไปเข้าสู่วงจรภายนอกที่ใช้ผลิตไฟฟ้า โดยที่ถ้ามีการต่อโหลดภายนอกเข้ามาสู่ขั้วของเซลล์แสงอาทิตย์ จะทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วต่อของเซลล์แสงอาทิตย์ผ่านโหลดไปยังวงจรขั้วต่อในสารชั้น P ของโซล่าเซลล์ จนทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า

คุณประโยชน์ของโซล่าเซลล์ที่เหมาะสำหรับการใช้ชีวิตประจำวันจะมีด้วยกันสองแบบ คือ ติดตั้งแผงโซล่าเซลล์เพื่อประหยัดค่าไฟใช้เอง หรือเพื่อการลดทุนในการผลิตไฟฟ้าเพื่อส่งขายออกคืนให้กับการไฟฟ้า จากรูปแบบดังกล่าวนั้นเองที่ทำให้เราสามารถปรับจูนระบบโซล่าเซลล์โดยขึ้นกับผู้ที่ต้องการใช้ไฟ ว่าจะเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าปกติด้วยหรือไม่ ส่วนแผงโซล่าเซลล์นั้น จะทำมาจากแร่ธาตุชนิดหนึ่ง วัสดุเดียวกันกับที่มีการนำไปใช้ทำชิพของคอมพิวเตอร์และเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ ในรูปของสารซิลิคอน (Si) ที่มีราคาไม่แพงมากนักทำให้ผู้ผลิตโซล่าเซลล์เลือกใช้เป็นวัสดุในการสร้างแผงโซล่าเซลล์สำหรับการผลิตพลังไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ จากการที่ซิลิคอนมีความแข็งแรง มีราคาถูกจึงได้รับความนิยมมากที่สุด แต่นอกจากนี้ก็ยังมีการนำแกลเลียมอาเซไนด์ แคดเมียมเทลเลอไรด์

องค์ประกอบสำหรับผลิตพลังงานไฟฟ้า มาจาก แผงโซล่าเซลล์ Solar panel หรือ Photovoltaics ที่ได้กล่าวถึงวัสดุพิเศษมีลักษณะเป็นแร่ธาตุที่ใช้ในการสร้างแผงโซล่าเซลล์ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญเพื่อการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ที่รับมาเก็บไว้ในตอนกลางวันมาแปลงเป็นพลังไฟฟ้า ทว่าการผลิตไฟฟ้าจะทำได้เพียงช่วงเวลาหนึ่งของวันเท่านั้น ถึงอย่างนั้น ก็สามารถสะสมไฟฟ้าในแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ได้อยู่ สำหรับเอาไว้ใช้ตอนกลางคืน หรือในช่วงเวลาที่ไฟฟ้าดับ ไฟฟ้าขัดข้อง ฯลฯ แผงโซล่าเซลล์ส่วนใหญ่จะทำมาจากซิลิคอน 3 ชนิดด้วยกันที่นิยมนำมาทำโซล่าเซลล์ ได้แก่

ผลึกหรือคริสตอล (Crystal)

เป็นผลึกชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมในการนำมาใช้มาก ด้วยความที่มีราคาถูก และมีให้เลือกหลายขนาดตามระดับราคาของตัวแผงตามกำลังงานที่ต้องการใช้ไฟฟ้า ตามระดับราคาที่ต้องการใช้ไฟฟ้า กำลังงานไฟฟ้าต่ำราคาจะถูก กำลังงานไฟฟ้ายิ่งมากขึ้นราคาก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย แต่ผลึกคริสตอลจะมีความทนทานมากกว่า น้ำหนักเบา เหมาะสำหรับรับแสงจากแหล่งกำเนิดพลังงานที่มีความเข้มข้นสูงอย่างแสงแดดเป็นอย่างยิ่ง นอกจากแสงอาทิตย์ยังสามารถเก็บพลังงานได้จากจากหลอดไฟที่มีให้แสงความเข้มข้นสูงไม่ต่างอะไรจากดวงอาทิตย์ อย่างสปอตไลต์และหลอดไฟฮาโลเจน (Halogen) ผลึกแบบนี้จะแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

- ผลึกเดี่ยว โมโนคริสตัล (Single Crystalline Silicon Solar Cell)

เป็นแผงโซล่าเซลล์ที่ทำจากซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง ผลิตโดยการกวนให้ผลึกเกาะตัวกันที่แกนกลางจนกลายเป็นแท่งผลึกรูปทรงกระบอก ก่อนจะนำไปตัดให้ได้รูปทรงสี่เหลี่ยม แล้วลบมุมให้เกิดความโค้งมนเหมาะแก่การนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์

- ผลึกรวม โพลีคริสตอล (Poly Crystalline Silicon Solar Cell, P=Si)

เป็นแผงโซล่าเซลล์ที่ทำจากซิลิคอน ผลิตโดยวิธีการนำซิลิคอนเหลวมาเทในโมลด์รูปทรงสี่เหลี่ยม ก่อนจะนำมาตัดเป็นแผ่นให้พอดีกับการสร้างแผงโซล่าเซลล์ ลักษณะในเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส ที่ไม่มีการตัดมุมสีน้ำเงินเข้ม

อะมอร์ฟัส (Amorphous) จะไม่มีรูปทรงที่แน่นอน                         

มีความไว้ต่อการทำงานสูง สามารถรับแสงที่มีความเข้มข้นต่ำได้ มักใช้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ เครื่องคิดเลขพลังงานโซล่าเซลล์ เป็นต้น แต่จะไม่สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องประจุแบตเตอรี่แบบทั่วไปได้ มีน้ำหนักมากและแตกหักได้ง่าย

อะมอร์ฟัสที่มี 3 รอยต่อ (multi-junction solar cell) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายรอยต่อ

เพราะมีราคาสูงกว่าแผงโซล่าเซลล์ทั่วไป จึงทำให้ทนทานมากกว่าผลึกอะมอร์ฟัสแบบธรรมดาทั่วไป สามารถใช้ร่วมกับเครื่องประจุแบตเตอรี่แบบทั่วไปได้ มีน้ำหนักเบา มีความไว้ต่อการทำงานสูง ใช้งานได้แม้ในที่ที่มีแสงสว่างน้อย

จะเห็นว่า ผู้ใช้ไฟฟ้าสามารถที่จะเลือกแผงโซล่าเซลล์ได้ตามความต้องการใช้ไฟฟ้า และรวมถึงลักษณะของพื้นที่ที่จะใช้เพื่อวางแผงโซล่าเซลล์ให้รับแสงแดด ที่ควรจะต้องเป็นจุดที่แสงส่องเข้าถึงได้ดีที่สุดของตัวบ้าน ยิ่งไปกว่านั้นในส่วนฐานติดตั้งโซล่าเซลล์ต้องตั้งจุดที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้มีชิ้นส่วนใดหลุดออกมาจากแผงโซล่าเซลล์ได้ การติดตั้งจึงต้องทำให้แน่นหนาอย่างที่สุด ส่วนหนึ่งก็เพื่อความปลอดภัยของโครงสร้างของตัวบ้านหรืออาคารที่จะทำการติดตั้งโซล่าเซลล์ และก็เพื่อให้การทำงานในการผลิตกระแสไฟฟ้าเป็นไปได้มีประสิทธิภาพสูงที่สุดอีกด้วย

#โซล่าร์พลังงาน #เซลล์แสงอาทิตย์ #พลังงานแสงอาทิตย์ #โซลาร์เซลล์ #พลังงานแสงอาทิตย์โซล่าเซลล์ #โซล่าเซลล์ #แผงโซล่าเซลล์ #ชุดโซล่าเซลล์ #แบตเตอรี่โซล่า #ผลึกเซลล์โซล่าเซลล์ #ผลึกซิลิคอน #พลังงานโซล่าเซลล์