Show เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงและไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Cuurent) จัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทนชนิดหนึ่ง (RenewableEnergy) สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆขณะใช้งาน ประวัติความเป็นมาของเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์แสงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นมาครั้งแรกในปี ค.ศ. 1954 (พ.ศ. 2497) โดย แชปปิน (Chapin) ฟูลเลอร์ (Fuller) และเพียสัน (Pearson) แห่งเบลล์เทลเลโฟน (Bell Telephon) โดยทั้ง 3 ท่านนี้ได้ค้นพบเทคโนโลยีการสร้างรอยต่อ พี-เอ็น (P-N) แบบใหม่ โดยวิธีการแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิกอน จนได้เซลล์แสงอาทิตย์อันแรกของโลก ซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 6% ซึ่งปัจจุบันนี้เซลล์แสงอาทิตย์ได้ถูกพัฒนาขึ้นจนมีประสิทธิภาพสูงกว่า 15% แล้ว ในระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับโครงการด้านอวกาศ ดาวเทียมหรือยานอวกาศที่ส่งจากพื้นโลกไปโคจรในอวกาศ ก็ใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังไฟฟ้า ต่อมาจึงได้มีการนำเอาแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้บนพื้นโลกเช่นในปัจจุบันนี้ เซลล์แสงอาทิตย์ในยุคแรกๆ ส่วนใหญ่จะมีสีเทาดำ แต่ในปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้เซลล์แสงอาทิตย์มีสีต่างๆ กันไป เช่น แดง น้ำเงิน เขียว ทอง เป็นต้น เพื่อความสวยงาม เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาลบนพื้นที่ 1 ตารางเมตรเราจะได้พลังงานประมาณ 1,000 วัตต์ หรือเฉลี่ย 4-5 กิโลวัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน ซึ่งมีความหมายว่าในวันหนึ่ง ๆ บนพื้นที่เพียง1ตารางเมตรนั้นเราได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ 1 กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง 4-5 ชั่วโมงนั่นเอง ถ้าเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานร้อยละ 15 ก็แสดงว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะมีพื้นที่ 1 ตารางเมตรจะสามาถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ 150 วัตต์ หรือเฉลี่ย 600-750 วัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน ในเชิงเปรียบเทียบในวันหนึ่ง ๆ ประเทศไทยเรามีความต้องการพลังงานไฟฟ้าประมาณ 250 ล้านกิโลวัตต์/ชั่วโมง/วันดังนั้นถ้า เรามีพื้นที่ประมาณ 1,500 ตารางกิโลเมตร (ร้อยละ 0.3 ของประเทศไทยเราก็สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการทั้งประเทศ) หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์
กล่องควบคุมการประจุไฟฟ้าทำหน้าที่ 1.เลือกว่าจะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอินเวอร์เตอร์หรือส่งไปยังแบตเตอรี่หรือ 2.ตัดเซลล์แสงอาทิตย์ออกจากระบบและต่อแบตเตอรี่ตรงไป ยังอินเวอร์เตอร์
การออกแบบขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับติดตั้งบนหลังคาบ้าน ขั้นตอนที่ 1 การกำหนดกำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ควรติดตั้ง เจ้าของบ้านควรพิจารณาว่าจะใช้เซลล์แสงอาทิตย์สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าใดบ้างเพื่อจะได้ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการและไม่ติดตั้งมากเกินความจำเป็น ตัวอย่างที่1 บ้านหลังหนึ่งมีเครื่องใช้ไฟฟ้าและชั่วโมงของการใช้งานดังนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้า จำนวน(1) กำลังไฟฟ้าต่อชิ้น (วัตต์)(2) จำนวนชั่วโมงที่ใช้งานในหนึ่งวัน (3) ผลคำนวนวัตต์-ชั่วโมง) (1)x(2)x(3) หลอดฟลูออเรสเซนต์ 2 36 5 360 โทรทัศน์ 1 100 3 300 เครื่องปรับอากาศ 1 1,500 4 6,000 อื่นๆ - 100 1 100 รวม 6,760 **จากตารางข้างต้นนี้ได้ข้อมูลในหนึ่งวันบ้านหลังนี้ใช้ไฟฟ้า 6,760 วัตต์-ชั่วโมง กำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ควรติดตั้ง (Pcell) คำนวนได้ง่ายๆจากสูตรดังต่อไปนี้ Pcell = Pl/(QxAxBxC/D) โดยที่ Pl : ความต้องการพลังงานไฟฟ้าในหนึ่งวัน Q : พลังงานแสงอาทิตย์ในหนึ่งวัน (วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร) สำหรับประเทศไทยเท่ากับ 4,000 วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตรโดยประมาณ A : ค่าชดเชยการสูญเสียของเซลล์ โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.8 B : ค่าชดเชยความสูญเสียเชิงความร้อน โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.85 C : ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ โดยทั่วไปกำหนดค่าประมาณ 0.85 –0.9 D : ความเข้มแสงปกติ = 1,000 วัตต์-ชั่วโมง/ตารางเมตร เพราะฉะนั้น บ้านหลังนี้ต้องใช้เซลล์แสงอาทิตย์ที่ให้กำลังไฟฟ้เท่ากับ Pcell = (6,760/4,000x0.8x0.85x0.85/1,000) = 2,923 W หรือประมาณ 2.9 kW ขั้นตอนที่ 2 การกำหนดจำนวนแผงของเซลล์แสงอาทิตย์ จำนวนแผงของเซลล์แสงอาทิตย์คำนวณได้โดยใช้กำลังไฟฟ้าของระบบ หารด้วยกำลังไฟฟ้าที่เซลล์หนึ่งแผงที่ผลิตได้ เมื่อทราบค่าจำนวนแผงแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือจะต้องคำนวลว่าจะต้องนำเซลล์มาต่ออนุกรมหรือขนานกันอย่างไร จึงจะได้แรงดันไฟฟ้าทื่เพียงพอต่อการใช้งานจำนวนแผงเซลล์ที่จะต้องต่ออนุกรมกันหาได้โดยการใช้ค่าแรงดัรไฟฟ้าที่ต้องการหารด้วยแรงดันเอาต์พุตของหนึ่งแผง ตัวอย่างที่ 2 จากตัวอย่างที่หนึ่งทราบว่าจะต้องติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 2.9 kW และแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องป้อนให้อินเวอร์เตอร์คือ 200 v ถามว่าจะต้องใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์กี่แผงและจะต้องต่อเรียงกันอย่างไร โดยสมมุติว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์มีสเปกดังนี้ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 50 วัตต์ (W) แรงดันไฟฟ้าสู.สุด 17 โวลต์ (V) กระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 2.94 แอมแปร์ (A) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 21.3 โวลต์ (V) และกระแสไฟฟ้าลัดวงจร 3.15 แอมแปร์ (A) วิธีพิจารณา ประมาณการเริ่มแรกของจำนวนของแผงเซลล์ที่ต้องติดตั้งทั้งหมด = 2,900 (W) / 50 (W) = 58 แผง จำนวนของแผงเซลล์ที่ต่ออนุกรม = 200(V)/ 17(V) =12แผง(ปัดเศษขึ้น) จำนวนแผงที่ต้องต่อขนาน = 58 / 12 = 5 แถว (ปัดเศษขึ้น) ดังนั้นกรณีบ้านหลังนี้จะใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด = 12 x 5 = 60 แผง โดยต่ออนุกรมแถวละ 12 แผงและต่อขนาน จำนวน5 แถว การบำรุงรักษาแผงเซลล์แสงอาทิตย์และอายุการใช้งาน
ประเภทของ " เซลล์แสงอาทิตย์ " 1. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวซิลิกอน (Single Crystalline Silicon Solar Cell)และชนิดผลึกโพลีซิลิกอน (Polycrystalline Silicon Solar Cell)ประเทศไทยนำเข้าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกเดี่ยวซิลิกอนมาใช้งานมากที่สุด ข้อดีเด่นคือ ใช้ธาตุซิลิกอนซึ่งมีมากที่สุดในโลกและมีราคาถูกเป็นวัตถุดิบ 2. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิกอน (Amorphous Silcon Solar Cell)ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในเครื่องคิดเลขซึ่งมีลักษณะสีม่วงน้ำตาล มีความบางเบา ราคาถูกผลิตให้เป็นพื้นที่เล็กไปจนถึงใหญ่หลายตารางเมตรได้ใช้ธาตุซิลิกอนเช่นกัน แต่เคลือบให้เป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน หรือ 0.0005 มิลลิเมตรเท่านั้น 3. เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกแกลเลียมอาร์เซไนดิ (Gallium Arsenide Solar Cell) เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิธิภาพสูงระดับร้อยละ 25 ขึ้นไปแต่มีราคาแพงมากไม่นิยมนำมาใช้งานบนพื้นโลก จึงใช้งานสำหรับดาวเทียมเป็นส่วนมาก
บทสรุป แสงอาทิตย์เป็นพลังงานแห่งจักรวาล ต้นกำเนิดของพลวัตต่างๆ ที่ขับเคลื่อนโลกของเรา และป็นแหล่งพลังงานที่หล่อเลี้ยงทุกสรรพชีวิต บนดาวเคราะห์สีน้ำเงินใบนี้ น่าเสียดายที่เรายังไม่ได้ใช้ความพยายามอย่างเพียงพอ ที่จะประยุกต์ใช้ขุมพลังงานอันบริสุทธิ์ และยิ่งใหญ่นี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดแต่กลับเผาผลาญเชื้อเพลิงจากฟอสซิล ที่สะสมมานับเป็นล้านปีให้หมดไป ในระยะเวลาเพียงไม่กี่ชั่วอายุคน และสิ่งเหล่านี้ก็ยากที่จะย้อนให้กลับคืนมาเหมือนเดิม ซึ่งผลที่ได้คือความสะดวกสบายและความเจริญก้าวหน้า แต่เราก็ต้องเผชิญกับความเสื่อมโทรม ของสภาวะแวดล้อมที่กำลังบั่นทอน ทุกสรรพสิ่งบนโลกใบนี้ หวังว่าผลสำเร็จที่ได้จากโครงการนี้ จะเป็นแรงผลักดันให้ประเทศไทย มีการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้น ซึ่งจะช่วยชะลอการเผาไหม้เชื้อเพลิง เพื่อผลิตไฟฟ้าปีละประมาณ 1,200–1,500 ลิตร ได้อีกทางหนึ่ง และสนับสนุนอุตสาหกรรมการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศ ให้ขยายตัวเพิ่มขึ้น อันจะก่อให้เกิดการแข่งขันด้านคุณภาพ และราคา ซึ่งจะส่งผลให้การใช้งาน ขยายตัวเพิ่มขึ้นเป็นเท่าทวีคูณในอนาคต การเริ่มต้นร่วมมือกันในวันนี้คงยังไม่สาย หากเราจะกลับไปสู่พลังงานที่ให้กำเนิดชีวิต และมีให้ใช้อย่างเหลือเฟือ ซึ่งเป็นอีกหนทางหนึ่ง ที่จะช่วยบรรเทาปัญหาการขาดแคลนพลังงาน และช่วยทำให้ปัญหามลภาวะเป็นพิษ เบาบางลงไป อันหมายถึงคุณภาพชีวิตและสิ่งแวดล้อมที่ดี ก็จะหวนกลับคืนมาสู่มวลมนุษย์และสรรพชีวิตบนดาวเคราะห์สีน้ำเงินใบนี้ ดังบทเพลงที่ กฟผ. ได้สร้างสรรค์ให้กับเด็กๆ ได้ร้องขับขาน เพื่อเชิญชวนให้คนไทยทุกคน ร่วมมือกันใช้พลังงานที่สะอาด เพื่ออนุรักษ์สิ่งแวดล้อม เก็บแสง จากฟากฟ้า เก็บไว้จากทานตะวัน พรุ่งนี้จะดีกว่านี้ อุ่นใจ ใต้ผืนฟ้าไทย เก็บมา ที่บ้านฉัน เก็บวัน ที่เฉิดฉาย อยากอยู่ตรงนี้ ใต้ฟ้าครามใส ขอเพียงร่วมใจ คนไทยทุกคน เอกสารอ้างอิง 1. ข้อเสนอโครงการสาธิตระบบผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน ของการไฟฟ้าฝายผลิตแห่งประเทศไทย ยื่นขอรับทุนจากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน 2. เอกสารเผยแพร่ ชุด สาระน่ารู้เกี่ยวกับการอนุรักษ์พลังงาน "เซลล์แสงอาทิตย์" ของสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ 3. การศึกษาแนวทางและหลักเกณฑ์ในการกำหนดนโยบายในการให้การสนับสนุนการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ของศูนย์วิจัยและฝึกอบรมพลังงานแสงอาทิตย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร เสนอต่อสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ เซลล์สุริยะ ส่วนใหญ่ผลิตจากสิ่งใดโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยม ใช้กันมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพี่เอ็นของสารกึ่ง ตัวนำ ซึ่งวัสดุสารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมี มากที่สุดบนพื้นโลก ได้แก่ ซิลิคอน ซึ่งถลุงได้จาก ควอตไซต์หรือทราย และผ่านขั้นตอนการทำให้ บริสุทธิ์ ตลอดจนการทำให้เป็นผลึก ดึงผลึกเดี่ยว ซิลิคอน (เส้นผ่าศูนย์กลาง 5-9 นิ้ว)
สารที่นำมาทำเป็นเซลล์แสงอาทิตย์คือสารชนิดใดสารกึ่งตัวนำที่ใช้กันมากที่สุดในเซลล์แสงอาทิตย์คือซิลิกอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่พบโดยทั่วไปในทราย เซลล์แสงอาทิตย์ทุกชิ้นมีสารกึ่งตัวนำดังกล่าว 2 ชั้น ชั้นหนึ่งถูกชาร์จที่ขั้วบวก อีกชั้นหนึ่งถูกชาร์จที่ขั้วลบ เมื่อแสงส่องมายังสารกึ่งตัวนำ สนามไฟฟ้าที่แล่นผ่านส่วนที่ 2 ชั้นนี้ตัดกันทำให้ไฟฟ้าลื่นไหล ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ...
เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำใดเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์กรรมทางอิเลคทรอนิกส์ ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสี ...
เซลล์สุริยะผลิตไฟฟ้าชนิดใดเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้ากระแสตรง จึงนำกระแสไฟฟ้าไปใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น หากต้องการนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับหรือเก็บสะสมพลังงาน ไว้ใช้ต่อไป จะต้องใช้ร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ อีก โดยรวมเข้าเป็นระบบที่ผลิตกระแสไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์สำคัญๆ มีดังนี้
|