เล่มที่ 20
เซลล์แสงอาทิตย์
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
เซลล์แสงอาทิตย์ คือ อุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้า จากพลังงานแสงอาทิตย์
ได้มีผู้คิดประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ขึ้น เมื่อประมาณสี่สิบปีมาแล้ว โดยใช้แผ่นซิลิคอนบาง (ความหนาเพียง ๑/๓ มิลลิเมตร) ซิลิคอนเป็นธาตุที่ถลุงจากหินและทราย เมื่อได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง ก็จะให้ไฟฟ้ากระแสตรงออกมา เช่นเดียวกับถ่านไฟฉาย หรือแบตเตอรี่ไฟฟ้า
กำลังไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์ มีไม่มากนัก (แรงดันไฟฟ้าประมาณ ๐.๖ โวลต์ และกระแสไฟฟ้าประมาณ ๓๐ มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร) ดังนั้นในการใช้ จึงต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนหลายๆ เซลล์มาต่อกันให้เป็นแผง ซึ่งจะทำให้มีกำลังไฟฟ้ามากเพียงพอ สำหรับใช้กับเครื่องมือเครื่องวัดต่างๆ ได้
แผงเซลล์แสงอาทิตย์
เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์มีน้ำหนักเบา และไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอื่นใดในการผลิตพลังงานไฟฟ้า จึงเหมาะมาก สำหรับใช้กับดาวเทียม และยานอวกาศต่างๆ ปัจจุบันดาวเทียมทุกดวงยังคงใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อการนี้อยู่ แม้เซลล์แสงอาทิตย์จะมีราคาแพง แต่ก็มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ในหมู่บ้านห่างไกล ในประเทศไทยด้วย
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดต่างๆ
อาจแบ่งเซลล์แสงอาทิตย์ออกเป็นสามชนิด ตามวัสดุที่ใช้ผลิต คือ ชนิดฝึกซิลิคอน ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน และชนิดที่ใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำอื่นๆ
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน ประดิษฐ์ขึ้นจากผลึกซิลิคอน ลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางเฉียบ มีอายุใช้งานประมาณ ๒๕ ปี
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน บนฐานสแตนเลสสตีลที่โค้งงอได้
ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน ลักษณะเป็นฟิล์มบางๆ น้ำหนักเบามาก อายุใช้งานประมาณ ๓-๕ ปี ราคาถูก ใช้มากในนาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข และอื่นๆ
ชนิดใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำอื่นๆ เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ มีประสิทธิภาพสูง สามารถทนต่อการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ในอวกาศได้ดี อายุใช้งานประมาณ ๒๕ ปี หรือกว่านั้น ราคาแพงกว่าชนิดผลึกซิลิคอนถึง ๕๐ เท่า ใช้ในดาวเทียม และยานอวกาศ
ขั้นตอนการผลิต
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน มีขั้นตอนในการผลิตดังนี้
ขั้นที่หนึ่ง ปลูกผลึกซิลิคอน โดยนำซิลิคอนที่ถลุงแล้ว มาหลอมละลายเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิประมาณ ๑๔๐๐ องศาเซลเซียส แล้วทำเป็นแท่งผลึก โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอน ซึ่งเป็นของแข็ง นำมาตัดเป็นแว่นๆ
ขั้นที่สอง เมื่อได้แว่นผลึกซิลิคอนแล้ว นำมาแพร่ซึม ด้วยสารเจือปนชนิดต่างๆ ภายในเตาแพร่ซึม ที่อุณหภูมิประมาณ ๙๐๐-๑๐๐๐ องศาเซลเซียส แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสง ด้วยเตาออกซิเดชั่น
ขั้นที่สาม ทำขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้าน ด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งใช้งานเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่แหลมพรหมเทพ จังหวัดภูเก็ต
เซลล์แสงอาทิตย์ที่สร้างเสร็จเรียบร้อยแล้ว ต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพ ด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาลักษณะสมบัติทางไฟฟ้า ก่อนนำไปใช้
การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน และชนิดแกลเลียมอาร์เซไนด์ มีวิธีการ ที่แตกต่างไปจากการผลิตชนิดผลึกซิลิคอน ที่กล่าวข้างต้น
การนำไปใช้
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนให้แรงดันไฟฟ้าน้อย คือ ประมาณ ๐.๖ โวลต์ ต่อเซลล์ ในการนำไปใช้ประโยชน์ต้องใช้หลายๆ เซลล์ต่อกันอย่างอนุกรม เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ามากพอ สำหรับการทำงานแต่ละอย่างไป เซลล์แสงอาทิตย์ที่เรามองเห็น จึงมีลักษณะเป็นแผงขนาดกว้างใหญ่ไม่เท่ากัน และอาจเป็นแผงเดียว หรือหลายแผงก็ได้
หมวกพลังเซลล์แสงอาทิตย์
กระแสไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้น เป็นไฟฟ้ากระแสตรง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ไฟฟ้า หรือถ่านไฟฟ้า จึงใช้ได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดที่ใช้กับไฟกระแสตรงเท่านั้น ถ้าจะใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ ต้องใช้เครื่องอินเวอร์เตอร์ เปลี่ยนให้เป็นกระแสไฟสลับก่อน
เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะ เมื่อมีแสงอาทิตย์เท่านั้น เวลากลางคืนผลิตกระแสไฟฟ้าไม่ได้ การที่จะทำให้มีไฟฟ้าใช้ได้ตลอดวัน ทำได้โดยการเก็บพลังไฟฟ้า ที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไว้ในแบตเตอรี่ไฟฟ้า
วิทยุทรานซิสเตอร์ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ในการจ่ายพลังงาน
การใช้ประโยชน์ในประเทศไทย
เซลล์แสงอาทิตย์มีประโยชน์มากในชนบทห่างไกล ซึ่งไฟฟ้าจากสายยังส่งเข้าไปไม่ถึง ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์สามารถใช้ในการสูบน้ำ ใช้อัดไฟแบตเตอรี่ประจำหมู่บ้าน เพื่อให้แสงสว่าง ฟังวิทยุ และดูโทรทัศน์ ใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก ของหน่วยแพทย์เคลื่อนที่ หรือหน่วยอนามัย สำหรับใช้กับเครื่องเวชภัณฑ์ต่างๆ ใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนที่ได้ สำหรับอุปกรณ์สื่อสาร เช่น วิทยุสนาม และยังใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีกมาก
