เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน

พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานจากธรรมชาติ ที่มีความสะอาดปราศจากมลพิษ ซึ่งเวลานี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลก เป็นพลังงานทดแทนที่มีศักยภาพสูง สามารถนำมาใช้อย่างไม่หมดสิ้น โดยเฉพาะการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้า ซึ่งจะเข้ามาช่วยเสริมความมั่นคงให้ระบบไฟฟ้าของประเทศไทยและยังช่วยลดปัญหาโลกร้อนได้อีกทางหนึ่งด้วย

ปัจจุบันการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ อาจจำแนกได้ 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่ การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ และการผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์ ซึ่งการผลิตไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์ที่สามารถนำมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเหมาะสมกับประเทศไทย คือ การใช้เซลล์อาทิตย์ (solar cell) ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการ นำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ ซึ่งดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพาหะนำไฟฟ้า ทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน พลังงานจากแสงอาทิตย์จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า(อิเลคตรอน) ขึ้นในสารกึ่งตัวนำ สามารถต่อกระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานได้

จากหลักการทำงานดังกล่าว ทำให้เกิดการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นกันเป็นจำนวนมาก โดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันออกไป ตามชนิดของสารหลักที่ใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้กันอยู่ 2 กลุ่มใหญ่

กลุ่มแรกเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน จะแบ่งตามลักษณะของผลึกที่เกิดขึ้น แบบที่เป็นรูปผลึก (Crystalline) และแบบที่ไม่เป็นรูปผลึก (Amorphous)

แบบที่เป็นรูปผลึก จะแบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่

1. แบบผลึกเดี่ยว (Mono Crystalline) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแรกๆ ที่ได้รับการผลิต และจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ มีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนหนาประมาณ 300 ไมครอน หรือที่เรียกว่าเวเฟอร์

2.แบบผลึกรวม (Poly Crystalline) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ได้รับการพัฒนาขึ้น เพื่อ ลดต้นทุนของโซลาร์เซลล์แบบผลึกเดี่ยว โดยยังคงคุณสมบัติและประสิทธิภาพการใช้งาน ใกล้เคียงกับแบบผลึกเดี่ยวมากที่สุด ซึ่งโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะนิยมใช้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้ เช่น โรงไฟฟ้า “เอสพีพี ทู” จ.สระบุรี โรงไฟฟ้า “ตาขีด” จ.นครสวรรค์ ของเอ็กโก กรุ๊ป เป็นต้น

แบบที่ไม่เป็นรูปผลึก ได้แก่ ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน ( Amorphous หรือ Thin Film) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับการคิดค้นและพัฒนาขึ้น เพื่อประหยัดต้นทุนและเวลาในการผลิต เนื่องจากเป็นฟิลม์บางเพียง 0.5 ไมครอน น้ำหนักเบาและมีความยืดหยุ่นกว่าแบบผลึก เหมาะกับการใช้ในโครงการโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่

ชนิดผลึกเดี่ยว

ชนิดผลึกรวม

ชนิดฟิล์มบาง

 

อย่างไรก็ตาม นับเป็นเรื่องที่น่ายินดีว่าในบ้านเรานั้น ก็มีโรงไฟฟ้าที่นำเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้มาใช้แล้ว นั่นคือ “ลพบุรี โซลาร์” ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทฟิล์มบาง (Thin Film) ที่ใหญ่ที่สุดในภูมิภาคอาเซียนและใหย่ติดอันดับโลก เพราะใช้เซลล์แสงอาทิตย์มากกว่า 545,000 แผง และตั้งอยู่บนที่พื้นกว่า 1,200 ไร่ ใน จ.ลพบุรี โดยเกิดจากการผนึกกำลังของ 3 บริษัท 3 สัญชาติ ทั้ง เอ็กโก กรุ๊ป ของไทย ซีแอลพี จากฮ่องกง และดีจีเอ จากญี่ปุ่น

อีกกลุ่มหนึ่งเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารประกอบที่ไม่ใช่ซิลิคอน เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มประสิทธิภาพสูงถึง 25% ขึ้นไป มีราคาสูงมาก จึงไม่นิยมนำมาใช้บนพื้นโลก เหมาะนำไปใช้งานสำหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การพัฒนากระบวนการผลิตสมัยใหม่จะทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้มีราคาถูกลง และสามารถนำมาใช้มากขึ้นในอนาคต โดยปัจจุบันนำมาใช้เพียง 7 % ของปริมาณที่มีใช้ทั้งหมด