เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่มนุษย์ได้มาฟรีและมีไม่วันสิ้นสุด

image_title_bpehxอุปกรณ์สำคัญที่จะทำให้สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้ คือ Solar Cell เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้นโดยการนำแผ่นผลึกซิลิคอนมาประกบกัน โดยแผ่นด้านรับแสงจะชุบสารเจือฟอสฟอรัสเพื่อให้ซิลิกอนมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอน เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบที่ซิลิกอนแผ่นนอก อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังซิลิกอนแผ่นใน ซึ่งชุบสารเจือโบรอนที่ทำให้ซิลิกอนนำไฟฟ้าด้วยโฮล จึงเกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นระหว่างแผ่นซิลิกอนทั้งสอง การผลิตพลังงานไฟฟ้าให้พอเพียงกับความต้องการใช้ จะต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์หลายๆเซลล์มาต่อเข้าด้วยกันเป็นแผงหรือชุด หลักการทำงาน คือ แสงอาทิตย์จะถูกเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าและประจุเก็บไว้ในแบตเตอรี่ สำหรับนำมาใช้กับอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆหรือการใช้งานอื่นๆต่อไป

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุ ลบและประจุบวกขึ้นซึ่งได้แก่ อิเล็กตรอน และโฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนให้ไหลไปที่ขั้วลบ และทำให้พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปที่ขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้นที่ขั้วทั้งสอง เมื่อเราต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องไฟฟ้าก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะขณะใช้งาน ไม่ทำลายสภาพแวดล้อม เพียงแต่ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ไว้กลางแดดก็สามารถใช้งานได้ทันที เซลล์แสงอาทิตย์ทำงานได้โดยไม่สร้างเสียงรบกวนหรือการเคลื่อนไหว เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น

จุดเด่นของไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์

1.ไม่มีวันหมด
2.เป็นแหล่งพลังงานสะอาด เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง ต่างจากการผลิตไฟฟ้าอื่นๆ
3.สร้างไฟฟ้าได้ทุกขนาด ตั้งแต่เล็กๆ เพื่อใช้กับเครื่องคิดเลข จนถึงโรงงานไฟฟ้าขนาดใหญ่ระดับ 100 kW ขึ้นไป
4. ผลิตที่ไหนใช้ที่นั่น สามารถผลิตไฟฟ้าในบริเวณที่จะใช้งานได้ หรือจะติดบนหลังคาบ้าน เพื่อสร้างไฟฟ้าใช้เองในบ้านเลย

ข้อจำกัดของไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์

1.ความเข้มของพลังงานขาเข้าต่ำแม้ว่าพลังงานของดวงอาทิตย์ไม่มีวันหมด แต่ความเข้มของพลังงานนั้นไม่สูง จำเป็นต้องใช้จำนวนเซลล์แสงอาทิตย์มาก และพื้นที่มากตามไปด้วย
2.ปริมาณไฟฟ้าที่ได้จะแปรผันตามสภาพอากาศ
3.เก็บไฟฟ้าไว้ไม่ได้ ไฟฟ้าจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีแสง และตัวมันเองไม่สามารถเก็บไฟได้

โอกาสของธุรกิจผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

ด้วยราคาพลังงานจากฟอสซิลที่มีแนวโน้มทะยานสูงขึ้นไปตามอุปทานที่นับวันจะยิ่งตึงตัวมากขึ้น ส่งผลต่อความสนใจในการใช้แหล่งพลังงานชนิดอื่นเช่นพลังงานทดแทนเข้ามาเป็นทางเลือก ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนอีกประเภทหนึ่งซึ่งได้รับความสนใจไม่แพ้พลังงานทดแทนประเภทอื่นๆ ในปัจจุบันภาคเอกชนเริ่มให้สำคัญและเล็งเห็นประโยชน์ในเชิงธุรกิจจากการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์มากขึ้น ดังจะเห็นได้จากการสร้างโรงไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ได้รับความสนใจจากภาคธุรกิจอย่างมากในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา ศูนย์วิจัยกสิกรไทยได้ประเมินว่า การสร้างโรงไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์มีทั้งปัจจัยสนับสนุนและปัจจัยท้าทายทางธุรกิจอยู่หลายประการ ซึ่งปัจจัยสนับสนุนนั้นประกอบด้วย การเติบโตต่อเนื่องของภาคอุตสาหกรรม จำนวนของผู้แข่งขันในตลาดที่ยังน้อย มาตรการสนับสนุนจากภาครัฐที่จูงใจ แนวโน้มระดับราคาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ขยับตัวสูงขึ้นส่งผลต่อต้นทุนการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงประเภทก๊าซธรรมชาติ น้ำมันเตา และถ่านหิน และนโยบายของรัฐที่อาจจะพิจารณาเพิ่มเป้าหมายการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนขึ้นจากการชะลอแผนการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สืบเนื่องจากภัยพิบัติในญี่ปุ่น

ปัจจัยท้าทายสำหรับผู้ที่มีความสนใจเข้ามาในตลาดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ประกอบด้วยโครงสร้างของตลาดที่ผู้ซื้อไฟฟ้ามีจำนวนน้อยรายและมีอำนาจกำหนดราคา วิธีการ และปริมาณการรับซื้อ อีกทั้งต้นทุนในการสร้างและการผลิตที่ยังอยู่ในระดับสูงและต้องใช้ระยะเวลาพอประมาณเพื่อคืนทุน (ประมาณ 8-10 ปี) ส่งผลให้ความมั่นคงทางการเงินเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้ การเข้ามาร่วมทุนจากต่างประเทศจะเป็นแรงส่งเสริมให้ผู้ประกอบการที่สามารถแสวงหาเทคโนโลยีจากผู้ร่วมทุนต่างชาติมีความได้เปรียบในการแข่งขันเหนือผู้ประกอบการรายอื่นๆได้ ส่งผลให้อัตราการแข่งขันอยู่ในระดับที่สูงขึ้น

ถึงแม้ว่าต้นทุนในการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีระดับสูงกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แต่หากพิจารณาเปรียบเทียบทางเลือกพลังงานไฟฟ้าในกรณีที่ประเทศไทยไม่สามารถสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ ทางเลือกหลักน่าจะเป็นก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) และถ่านหิน แต่เนื่องจากต้นทุนเชื้อเพลิงมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นดังรูปขณะที่เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์มีโอกาสที่ต้นทุนจะต่ำลงอีกจากความก้าวหน้าทางวิทยาการทั้งยังเป็นพลังงานสะอาดจึงนับเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในอีก 5-10 ปีข้างหน้า

สำหรับผู้ประกอบธุรกิจที่มีความคิดหรือกำลังจะเข้ามาในตลาดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ผู้ประกอบธุรกิจจำเป็นต้องปรับตัวเพื่อเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของตนให้สูงขึ้น โดยต้องมีความรู้ความเชี่ยวชาญในการผลิต มีทำเลที่ตั้งที่เหมาะสมในการผลิตไฟฟ้าที่สามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุด รวมทั้งต้องมีแหล่งสนับสนุนทางการเงินที่มั่นคง เนื่องจากต้องใช้ระยะเวลาประมาณหนึ่งกว่าที่จะคุ้มทุน และเหนือสิ่งอื่นใด เนื่องจากราคาเป็นสิ่งที่ผู้ขายกำหนดเองไม่ได้ ขณะที่ผู้ซื้อมีแนวโน้มที่จะปรับราคาขายให้ต่ำลงอีกในอนาคต ดังนั้น ผู้ประกอบธุรกิจจะต้องมีการบริหารจัดการจากฝั่งต้นทุนที่ดีประกอบกับการแสวงหาเทคโนโลยีใหม่ๆ ในระดับสากล ที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตให้กับธุรกิจของตนได้เพื่อที่จะได้มาซึ่งผลกำไรที่คาดหวังไว้

การหันมาใช้พลังงานชีวมวลเพื่อลดการนำเข้าเชื้อเพลิง

ชีวมวล เป็นสิ่งที่ได้มาจากสิ่งมีชีวิต เช่น ต้นไม้ อ้อย มันสำปะหลัง ถ่ายฟืนแกลบ วัชพืชต่างๆ หรือแม้กระทั่งขยะและมูลสัตว์ หากรู้จักนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพเราจะสามารถลดการใช้พลังงานด้านอื่น อาทิ พลังงานจากน้ำมัน ไฟฟ้า แก๊ส ถ่านหิน ฯลฯ ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และช่วยลดการสูญเสียเงินตราของประเทศในการนำเข้าเชื้อเพลิงดังกล่าวอีกด้วย ซึ่งเราสามารถนำพลังงานจากชีวมวลมาใช้ได้โดยกระบวนการที่ใช้ความร้อน และกระบวนการชีวภาพ การใช้พลังงานชีวมวลโดยกระบวนการที่ใช้ความร้อน เราจะเห็นได้ทั่วไปในลักษณะของการนำถ่านไม้ หรือฟืนมาจุดไฟ เพื่อให้เกิดความร้อน สำหรับนำไปใช้ในการหุงต้มอาหารหรือประโยชน์ในด้านอื่นๆ แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นในปัจจุบันคือ การขาดทรัพยากรป่าไม้ ถ่าน และฟืน หาได้ยาก และมีราคาแพงขึ้น ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องพัฒนาการใช้พลังงานจากชีวมวลให้มีประสิทธิภาพสูงสุด และให้มีการสูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์ให้น้อยที่สุด

การใช้ประโยชน์จากพลังงานชีวมวล สามารถใช้ได้ทั้งในรูปของพลังงานความร้อน ไอน้ำ หรือผลิตเป็นกระแสไฟฟ้า โดยจะใช้เชื้อเพลิงชีวมวลชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดรวมกันก็ได้ชีวมวลจึงเป็นแหล่งเชื้อเพลิงราคาถูก หากมีการใช้ประโยชน์ในบริเวณที่ไม่ไกลจากแหล่งเชื้อเพลิงมากนักเพื่อลดต้นทุนในการขนส่ง ชีวมวลมีอยู่ทั่วไปในประเทศไทย การนำชีวมวลมาใช้จึงช่วยลดการสูญเสียเงินตราต่างประเทศในการนำเข้าเชื้อเพลิงและสร้างรายได้ให้กับคนท้องถิ่น นอกจากนี้การผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงชีวมวลด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมจะไม่ก่อให้เกิดมลภาวะและไม่สร้างสภาวะเรือนกระจก เนื่องจากการปลูกทดแทนทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดการหมุนเวียนและไม่มีการปลดปล่อยเพิ่มเติม สามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งและการมีส่วนร่วมของชุมชนได้อีกด้วย

เทคโนโลยีพลังงานชีวมวล

– การสันดาป (Combustion Technology) เป็นปฏิกิริยาการรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วพร้อมเกิดการลุกไหม้และคายความร้อน
– การผลิตเชื้อเพลิงเหลว (Liquidification Technology)
– การผลิตก๊าซเชื้อเพลิง (Gasification Technology) เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีอยู่ในชีวมวลที่สำคัญกระบวนการหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงแบบ Thermal Conversion
– การผลิตก๊าซโดยการหมัก (Anaerobic Digestion Technology) การผลิตก๊าซจากชีวมวลทางเคมีด้วยการย่อยสลายสารอินทรีย์ในที่ไม่มีอากาศหรือไม่มีออกซิเจน
– การผลิตไฟฟ้าโดยใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง
– เตาแก๊สชีวมวล เป็นเตาที่จัดสร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับการหุงต้มอาหารในครัวเรือน โดยใช้เศษไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง

การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

การผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์

เซลล์แสงอาทิตย์ถูกสร้างขึ้นมาครั้งแรกในปี พ.ศ. 2497 เทคโนโลยีการสร้างรอยต่อ พี-เอ็น แบบใหม่โดยวิธีการแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิกอน จนได้เซลล์แสงอาทิตย์อันแรกของโลกซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 6% ซึ่งปัจจุบันนี้เซลล์แสงอาทิตย์ได้ถูกพัฒนาขึ้นจนมีประสิทธิภาพสูงกว่า 15% แล้ว ในระยะแรกเซลล์แสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับโครงการด้านอวกาศ ดาวเทียมหรือยานอวกาศที่ส่งจากพื้นโลกไปโคจรในอวกาศ ก็ใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดพลังไฟฟ้า ต่อมาจึงได้มีการนำเอาแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้บนพื้นโลกเช่นในปัจจุบันนี้ เซลล์แสงอาทิตย์ในยุคแรกๆ ส่วนใหญ่จะมีสีเทาดำ แต่ในปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้เซลล์แสงอาทิตย์มีสีต่างๆ กันไป เช่น แดง น้ำเงิน เขียว ทอง เป็นต้น เพื่อความสวยงาม

เซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบัน จะแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ1.กลุ่มที่ทำจากสารกึ่งตัวนำประเภทซิลิคอน จะแบ่งตามลักษณะของผลึกที่เกิดขึ้น คือแบบที่เป็นรูปผลึก และแบบที่ไม่เป็นรูปผลึก แบบที่เป็นรูปผลึก จะแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือชนิดผลึกเดี่ยวซิลิคอน และ ชนิดผลึกรวมซิลิคอน แบบที่ไม่เป็นรูปผลึก คือชนิดฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอน 2.กลุ่มที่ทำจากสารประกอบที่ไม่ใช่ซิลิคอน ซึ่งประเภทนี้จะเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 25% ขึ้นไป แต่มีราคาสูงมากไม่นิยมนำมาใช้บนพื้นโลก จึงใช้งานสำหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่ แต่การพัฒนาขบวนการผลิตสมัยใหม่จะทำให้มีราคาถูกลง และนำมาใช้มากขึ้นในอนาคต ปัจจุบันนำมาใช้เพียง 7 % ของปริมาณที่มีใช้ทั้งหมด

เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นสิ่งประดิษฐ์กรรมทางอิเลคทรอนิกส์ ที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยการนำสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิกอน ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์ และทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงาน ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น เมื่อพิจารณาลักษณะการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์พบว่า เซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงที่สุดในช่วงเวลากลางวัน ซึ่งสอดคล้องและเหมาะสมในการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้า เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวัน

การเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของพลังงานแสงอาทิตย์

ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์ปัจจุบันราคาของเซลล์แสงอาทิตย์ได้ลดลงเป็นอย่างมาก โดยมีแนวโน้มลดลงอีกเรื่อย ๆ เพราะประชาชนให้ความสำคัญกับการดูแลตนเองมากขึ้นรวมไปถึงสภาวะแวดล้อมเป็นพิษจึงหันมาใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์มีจุดเด่นที่สำคัญดังต่อไปนี้
1. ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวในขณะที่ใช้งานจึงทำให้ไม่มี มลภาวะทางเสียง
2. ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะเป็นพิษจากขบวนการผลิตไฟฟ้า
3. มีการบำรุงรักษาน้อยมากและใช้งานแบบอัตโนมัติได้ง่าย
4. ประสิทธิภาพคงที่ไม่ขึ้นกับขนาดจากเซลล์แสงอาทิตย์ ขนาด 33 เมกะวัตต์ หรือ 165,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงถ้าต้องการผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดจำเป็นต้องใช้
5. ผลิตไฟฟ้าได้ทุกมุมโลกแม้บนเกาะเล็ก ๆ กลางทะเลบนยอดเขาสูงและในอวกาศ
6. ได้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงซึ่งเป็นพลังงานที่นำมาใช้ได้สะดวกที่สุด เพราะการส่งและการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า

สำหรับข้อเสียของพลังงานแสงอาทิตย์ นั้นจะมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง และอุปกรณ์ในการติดตั้ง ราคาค่อนข้างแพงทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกับสภาวะภูมิอากาศ จากที่กล่าวมานั้นจะเห็นได้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะมีทั้งข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งจะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และสภาพภูมิอากาศของแต่ละพื้นที่ด้วยในด้านการใช้ประโยชน์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์นั้นมีมากมาย เพราะสามารถนำไปใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ทุกหนทุกแห่งที่มีแสงอาทิตย์ ไม่ว่าจะอยู่บนยอดเขาสูง บนเกาะ ปัจจุบันมีการนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้งานด้านต่างๆ อย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็น เครื่องคิดเลข นาฬิกา สถานีถ่ายทอดวิทยุ สัญญาณจราจร โคมไฟถนน เรือมอเตอร์ เครื่องบิน ระบบสูบน้ำเพื่อการชลประทาน และดาวเทียม ทั้งนี้ในประเทศไทยได้มีการสร้างโรงไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์ให้กับหมู่บ้านชนบทที่อยู่ห่างไกล ซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้งาน ส่วนใหญ่จะเป็นการนำเข้าจากต่างประเทศ โดยนำเข้าเฉพาะแผ่นเซลล์แสงอาทิตย์แล้วนำมาประกอบเป็นแผง มีหลายขนาดเล็กให้เลือกใช้งาน และมีการนำเข้าเซลล์แสงอาทิตย์สำเร็จรูปด้วย

จะเห็นได้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์นั้นมีประโยชน์มากมายไม่ว่าจะนำไปใช้ในรูปแบบของความร้อน หรือนำไปใช้ผลิตไฟฟ้าตามสถานที่ต่างๆที่ประชาชนทุกมุมโลกต่างให้ความสนใจและให้ความสำคัญ จึงส่งผลให้มีบทบาทสำคัญในการใช้พลังงานทั่วโลก เซลล์แสงอาทิตย์ ในปัจจุบันต้องมีราคาถูกลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วยจึงจะทำให้ประชาชนหันมาใช้พลังงานเหล่านี้เพิ่มขึ้น