Solar Rooftop เลือกให้คุ้ม สวยงาม คุ้มค่า เช้ากับบ้านของคุณ

Solar Rooftop เลือกให้คุ้ม สวยงาม คุ้มค่า เข้ากับบ้านของคุณ

ความจริงแล้ว ตั้งแต่อดีตถึงแม้จนถึงทุกวันนี้ก็ตามแต่ โซล่าเซลล์ ก็ยังคงจะมีค่านิยมว่า มีไว้ให้กับบ้านที่ไฟฟ้าและน้ำประปายังเข้าไม่ถึง ด้วยรูปแบบการพึ่งพาตัวเองโดยไม่ต้องพึ่งพิงผู้ใดในการอยู่อาศัย อันจำเป็นต้องใช้พลังงานธรรมชาติอยู่ก่อนอยู่แล้ว แต่การที่โซล่าเซลล์เข้ามาบูมจนกลายเป็นที่นิยมของการสร้างค่านิยมในความอนุรักษ์และรักษาสิ่งแวดล้อมไปโดยปริยายนั้น จากความเกี่ยวโยงกันทั้งในทางตรงและทางอ้อมนี้เอง ที่ทำให้การดำเนินการเปลี่ยนระบบไฟฟ้าตามปกติมาเป็นพลังงานแสงอาทิตย์ สามารถกลายเป็นค่านิยมหนึ่งที่ร่วมสร้างสังคมที่ดีขึ้น และสามารถอยู่ร่วมกันกับธรรมชาติได้อย่างกลมกลืนโดยไม่ไปเบียดเบียนซึ่งทรัพยากรธรรมชาติหรือสิ่งมีชีวิตชนิดใดก็แล้วแต่ ซึ่งล้วนแล้วแต่ต้องพึ่งพาอาศัยเกื้อกูลกัน ต้องการซึ่งที่อยู่อาศัยบนโลกของเรา

แต่ข้อดีของ โซล่าเซลล์ นั้นยังไม่จบเพียงเท่านี้ เพราะเราสามารถเลือก ติดตั้งโซล่าเซลล์ ได้ตามความต้องการและปริมาณที่ใช้ บวกกับประเด็นที่สำคัญที่สุดอย่างเงินทุนที่บ้านแต่ละหลังหรือที่อยู่อาศัย อาคาร เพียบพร้อมพอที่จ่ายได้ แม้จะคุ้มค่าจริงอย่างที่ใคร ๆ เข้าใจกันว่าจะทดแทนในส่วนของการใช้งานไฟฟ้าได้จริง ๆ แต่ยังคงเป็นการดำเนินงานที่มีต้นทุนค่อนข้างที่จะสูงอยู่ แต่สำหรับติดตั้งโซล่าเซลล์โรงงาน โซล่าเซลล์ที่พักอาศัย บ้านเรือน หรือโซล่าเซลล์บ้านสวนที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลการขอต่อไฟฟ้าจากทางส่วนกลาง อาจเป็นการใช้ต้นทุนทางการเงินมหาศาลอย่างที่อาจจะมากเสียยิ่งกว่าการยอมลงทุนติดตั้งโซล่าเซลล์เสียด้วยซ้ำ และสิ่งนี้เองที่ทำให้ โซล่าเซลล์ ได้รับความนิยมพอสมควรทีเดียว

ดังนั้น ก่อนที่จะเลือก แผงโซล่าเซลล์ มาไว้เป็น Solar Rooftop หลังคาผลิตกำลังไฟฟ้าภายในโดยไม่พึ่งพิงระบบซื้อขายภายนอก ที่อาจเทียบเท่ากับการอยู่อาศัยแบบพึ่งพาตัวเองใช้วัตถุดิบและผลิตภัณฑ์จากบางสิ่งบางอย่างที่สามารถผลิตได้ด้วยตัวเอง แต่หากเหลือใช้ก็สามารถส่งออกสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ที่ตนเองผลิตได้สู่ภายนอก โดยจำเป็นต้องมีพื้นที่เป็นของตัวเองมากอยู่สักหน่อย แต่ข้อดีของการมีพื้นที่ก็ได้เอื้อต่อการสร้างระบบพลังงานด้วยตัวเองได้อีกทางหนึ่งด้วย เพราะจะมีพื้นที่ในการตั้งวาง แผงโซล่าเซลล์ ซึ่งได้เปรียบกว่าบ้านอื่น รวมไปถึงระบบของการผลิตพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ ที่อาจจะเตรียมไว้เพื่อสลับการใช้ไฟในกรณีฉุกเฉินได้อีกหนึ่งหนทาง

หลักการ ติดตั้งโซล่าเซลล์ที่พักอาศัย จึงจะขึ้นกับปัจจัยเพียงแค่ไม่กี่อย่างเพื่อที่จะนำมาสร้างเป็นเหตุของปัจจัยที่ทำให้ลงมือ ติดตั้งโซล่าเซลล์ เพื่อเป็นเจ้าของพลังงานตั้งแต่เริ่มต้น ด้วยเหตุผลว่า การติดตั้งหลังคาโซล่าเซลล์ คือการลงทุนที่คุ้มค่าชนิดหนึ่งในบรรดาการลงทุนชนิดไหน ที่เป็นการลงทุนเพื่อการเป็นเจ้าของบ้านสักหลัง

โดยสิ่งที่ต้องคำนึงเป็นพิเศษในการติดตั้งโซล่าเซลล์ เราควรรู้ก่อนว่าจะใช้ไฟฟ้าจำนวนเท่าไหร่ ถึงจะเพียงพอต่อแผงโซล่าเซลล์จำนวนกี่แผงจึงจะสมดุลต่อระบบเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน ให้เอื้อต่อความเหมาะสมที่สุดไม่ให้เกิดความเหลื่อมล้ำต่อปริมาณงบประมาณของ การติดตั้งโซล่าเซลล์ โดยจะต้องสามารถคำนวณได้ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าแต่ละชนิดใช้พลังงานเท่าใด ตามปริมาณการเปิดใช้จริงของอุปกรณ์ไฟฟ้า และหากเกิดกรณีฉุกเฉินจะมีแหล่งกำเนิดไฟฟ้าจากที่ไหน ทดแทนพลังงานไฟฟ้าจาก แผงโซล่าเซลล์ ร่วมกับเครื่องมือในการสำรองไฟฟ้าเอาไว้ใช้ได้จริง ถ้าไม่ได้ใช้ระบบโซล่าเซลล์แบบจ่ายตรงผ่านอินเวอร์เตอร์โซล่าเซลล์ หรือจะปรับสมดุลของตัวแปลงกระแสไฟให้เข้าได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าให้ส่งตรงลงมาโดยตรงได้หรือไม่ อย่างไร

รูปแบบสำหรับติดตั้งโซล่าเซลล์ พลังงานแสงอาทิตย์จากแดด

โซล่าเซลล์ระบบอิสระเหมาะสมกับทุกพื้นที่ที่ต้องการอยากใช้ไฟฟ้าแสงอาทิตย์ให้เป็นเอกเทศ โดยที่ไม่จำเป็นต้องพึ่งพิงจากไฟฟ้าจากแหล่งไหนเลย นอกจากระบบโซล่าเซลล์ Off Grid ซึ่งถือได้ว่าเป็นระบบที่ครอบคลุมซึ่งการทำงานทุกรูปแบบที่เอื้อต่อ โซล่าเซลล์ ในการซัพพอร์ตพลังงานไฟฟ้าในบ้าน ให้เป็นไปอย่างเต็มรูปแบบมากที่สุด แต่อาจจะต้องมีค่าใช้จ่ายให้กับอุปกรณ์โซลาร์อย่างแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ ที่ราคาค่อนข้างสูงมากทีเดียว ทั้งยังดูแลรักษายากจนอาจจะเกิดความสูญเสียพลังงานในรูปความร้อน อันจะกลายเป็นสาเหตุของประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงได้

แต่ก็จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ Deep Cycle สำหรับ โซล่าเซลล์ โดยเฉพาะด้วย ในการทำหน้าที่เพื่อจัดเก็บพลังงานไว้ใช้ในตอนกลางคืนได้ด้วย ซึ่งควรที่จะต้องแยกแยะให้ออกว่าแบตเตอรี่คืออุปกรณ์โซลาร์สำหรับจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเพียงเท่านั้น แต่จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้เหมือนกับตัวแผงโซล่าเซลล์ นอกจากนี้ก็ยังไม่สามารถที่จะประจุไฟเข้าไปใหม่ (Recharge) หลายครั้งได้ ต้องการการดูแลรักษาที่เฉพาะเจาะจง ทั้งในเรื่องการใช้งานเก็บพลังไฟฟ้า การประจุไฟฟ้า อุณหภูมิความร้อน

               โซล่าเซลล์รูปแบบสมบูรณ์แบบมุ่งเน้นต่อการทำงาน แผงโซล่าเซลล์ ให้เกิดประสิทธิภาพสูงที่สุด จึงจะทำให้จำเป็นต้องมีอุปกรณ์มาช่วยเสริมเพื่อเพิ่มเติมรูปแบบในการผลิตไฟฟ้าและกักเก็บพลังงานอย่างเต็มรูปแบบ โดยจะมีทั้งไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ และไฟฟ้าจากส่วนภูมิภาคตามแต่ละพื้นที่ให้ยังคงอยู่โดยไม่ตัดออก ถ้าหากตัดไฟฟ้าจากหน่วยงานออกไปโดยทั่วไปแล้ว โซล่าเซลล์ จะไม่ทำงานในช่วงที่ไม่มีแสงแดด ที่ไว้สำผลิตพลังงานไฟฟ้าจากโดยเฉพาะไม่ว่าจะเป็นแสงในรูปแบบที่มองเห็น หรือแสงน้อยที่มองไม่เห็นแต่ยังคงมีกำลังความร้อนอยู่ภายในตัวที่ โซล่าเซลล์ สามารถกักเก็บเอาไว้ใช้ได้ ดังนั้น โซล่าเซลล์ รูปแบบรับไฟฟ้าแบบ 2 ทาง Hybrid Solar Cell จึงรองรับการทำงานของไฟฟ้าได้ทั้งหมด ประกอบไปด้วยไฟฟ้าที่ต้องจ่ายตังค์ กับไฟฟ้าฟรีจากแสงแดด แต่ข้อดีก็คือสามารถจ่ายไฟฟ้าให้ใช้ในบ้านได้ตลอด 24 ชม.พร้อมกับมีแบตเตอรี่ในการเก็บสำรองไฟได้ ซึ่งนอกจากไฟฟ้าที่ถูกประจุเข้าแบตเตอรี่แล้ว ถ้ามีไฟฟ้าเหลือก็ยังสามารถส่งออกขายต่อไฟฟ้าตามระบบในรูปแบบที่ทางรัฐบาลกำหนด ในอัตรารับซื้อไฟที่เปลี่ยนแปลงตามทิศทางพลังงาน

ส่วนระบบโซล่าเซลล์ ที่ได้รับความนิยมสูงสุดนั้นจะเป็นรูปแบบขั้นพื้นฐานที่ไม่ซับซ้อน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ค่าใช้จ่ายของ การติดตั้งโซล่าเซลล์กับอุปกรณ์พ่วงแผงโซล่าเซลล์ มีอัตราน้อยกว่าระบบโซล่าเซลล์อื่น เพราะใช้อุปกรณ์ไม่เยอะเท่าไหร่นัก ก็สามารถที่จะรันให้การทำงานของแผงดำเนินต่อไปได้ และด้วยการที่ไม่ต้องนำระบบไฟฟ้าเก่าออกอันจะทำให้เกิดความยุ่งยากในการจดแจ้งเพื่อยกเลิกมิตเตอร์ไฟ แต่ก็ยังคงมีเรื่องของการจำหน่ายไฟส่งเข้าสู่สายส่งของทางการที่ต้องดำเนินการขออนุญาตหรืออาจขอจดแจ้งผ่านทางอินเตอร์เน็ต เพราะระบบนี้จะไม่มีแบตเตอรี่สำรองไฟที่พักอาศัยจึงต้องส่งจ่ายไฟเข้าสายส่ง เพราะถ้าหากไฟเกินก็อาจที่จะเกิดเหตุอันตรายขึ้นมาได้ ถือว่าเป็นรูปแบบหลังคาโซลาร์รูฟท็อป Solar Rooftop ที่มีการออกนโยบายออกมาเพื่อรองรับกับโซลาร์ภาคประชาชนโดยรัฐบาล ที่มุ่งเน้นในจุดประสงค์เพื่อเผยแพร่แนวคิดพลังงานหมุนเวียนให้กับที่อยู่อาศัย เป็นรูปแบบการใช้พลังงานทดแทนอย่างหนึ่งที่สามารถลดใช้ไฟฟ้า รวมไปถึงค่าใช้จ่ายใช้ไฟปัจจุบันของบ้านให้ลดลงได้อย่างยั่งยืน

นอกจาก โซล่าเซลล์ ระบบช่วยลดค่าไฟทั้งหลายที่สามารถเลือกติดตั้ง หลังคาโซล่าเซลล์ ได้ตามความต้องการไฟฟ้า แผ่นโซลาร์แสงอาทิตย์ยังมีส่วนช่วยในเรื่องของระบบน้ำ เหมาะกับชุมชนห่างไกลที่ยังไม่รองรับระบบน้ำประปาอย่างเต็มรูปแบบ ก็สามารถเลือกติดตั้งระบบโซล่าปั๊ม ในการทำงานของเครื่องสูบน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ได้ อันจะประกอบไปด้วย ปั๊มน้ำบาดาล ปั๊มน้ำผิวดิน และโซลาร์ปั๊มจากแสงแดด และยังสะดวกแก่การเข้าถึงโซล่าเซลล์ได้อีก ในเรื่องของการติดต่อกับผู้ติดตั้งโซล่าเซลล์ได้ครบวงจรการทำงาน เพราะว่าส่วนใหญ่แล้วผู้ให้บริการติดตั้งโซลาร์ พลังงานแสงอาทิตย์แต่ละเจ้า จะครอบคลุมเอาการทำงานของระบบโซล่าปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ กับระบบโซลาร์หลังคาบ้าน Solar Rooftop ไว้ด้วยกันเพื่อความสะดวกสบายแก่ผู้ที่สนใจ แล้วยังเหมาะกับการติดตั้งโซล่าเซลล์โรงงาน โซล่าเซลล์บ้านสวน หรืองานด้านเกษตรกรรม อันจะทำให้ต้นทุนการผลิตลดลงได้จากการตัดค่าใช้จ่ายใช้ไฟฟ้าออกไปได้อย่างสิ้นเชิงอีกด้วย

การใช้ กังหันบำบัดน้ำเสีย โดยใช้โซล่าเซลล์

เป็นทางเลือกที่ช่วยบำบัดน้ำเสีย โดยใช้โซล่าเซลล์ ในการผลิตไฟฟ้าเพื่อเป็นตัวขับเคลื่อนกังหันน้ำให้ทำงาน บำบัดน้ำเสียโดยการเติมเติมออกซิเจนลงในน้ำ ช่วยให้น้ำมีออกซิเจนมากขึ้น แต่ก็คงไม่เพียงพอต่อการให้น้ำสะอาดโดยแท้จริง ดังนั้น ก็ควรรักษาความสะอาดของแหล่งน้ำ โดยการไม่ทิ้งขยะลงแหล่งน้ำ ทิ้งน้ำเสียลงแหล่งน้ำโดยไม่มีการบำบัดน้ำเสีย แต่ถ้าทุกคนทิ้งสุดท้ายผลกระทบ ก็จะส่งผลกระทบแก่คนในบริเวณแหล่งน้ำ แล้วก็มาโทษนั้นโทษนี้โดยไม่กลับหันไปมองการกระทำของตัวเองที่ทำต่อแหล่งน้ำ ควรอนุรักษ์แหล่งน้ำช่วยกัน กังหันบำบัดน้ำเสีย

กังหันบำบัดน้ำเสีย

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลก ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นทำให้สามารถนำแสงอาทิตย์มาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าและความร้อนซึ่งมนุษย์สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้โดยตรงในทันที เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง และไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) จัดว่าเป็นพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน โดยส่วนประกอบของระบบเซลล์แสงอาทิตย์ ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก คือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Array) เครื่องควบคุมการประจุ (Charge Controller) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Inverter) และแบตเตอรี่

กังหันบำบัดน้ำเสีย

ด้วยความตระหนักถึงปัญหา และความจำเป็นในด้านพลังงาน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นในปัจจุบันและที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคต ผู้จัดทำโครงงานได้กำหนดแนวทางการดำเนินงานเกี่ยวกับปัญหาดังกล่าว โดยการสร้างอุปกรณ์ต้นแบบในการการเพิ่มปริมาณออกซิเจน โดยใช้พลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใด ๆ ขณะใช้งาน

เป็นการเติมอากาศด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์มาช่วย แผงโซล่าเซลล์จึงเข้ามามีบทบาทสำคัญ เพราะความต้องการเพิ่มค่าออกซิเจนในน้ำ DO จะช่วยเร่งการออกซิไดซ์ สิ่งปฎิกูลต่าง ๆ ได้ดีแล้ว การใช้พลังงานทดแทนจากธรรมชาติ คือเป้าหมายสำคัญของการรักษาสิ่งแวดล้อม  เทคโนโลยีโซล่าเซล ได้พัฒนามาจนเราสามารถเข้าถึงได้ง่ายขึ้นจนถึงระดับครัวเรือน และเข้ามาสู่ระบบบำบัดน้ำเสีย ถึงวันนี้การบำบัดน้ำเสียด้วยโซล่าเซล จะยังไม่เป็นที่นิยมและแพร่หลาย แม้ระบบโซล่าเซลล์ บำบัดน้ำเสียจะยังใช้ได้กับพื้นที่ชุมชน แต่ก็เป็นจุดเริ่มที่สำคัญในการลดปริมาณน้ำเสียมวลรวมของประเทศได้อย่างมาก และลดต้นทุนเรื่องค่าไฟฟ้าหลักภายในประเทศได้อย่างมหาศาล หากมีการกระทำอย่างเต็มรูปธรรม.

กังหันบำบัดน้ำเสีย

กังหันบำบัดน้ำเสียแบบโซล่าเซลล์ คือ การนำเอาระบบโซล่าเซลที่เป็นพลังงานจากแสงอาทิตย์ มาใช้ทดแทนพลังงานหลัก  เซลล์แสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แต่เนื่องจากแต่ละเซลล์มีค่าทางไฟฟ้าน้อย การจะนำมาใช้งานจึงต้องนำมาเรียงต่อกันหลายเซลล์เป็นแผงเซลล์เพื่อให้สะดวกในการใช้งานและมีค่าทางไฟฟ้าเพียงพอ กังหันบำบัดน้ำเสียแบบโซล่าเซลล์ เป็นเครื่องมือในการส่งเสริมการรักษาสิ่งแวดล้อมโดยตรงอีกด้วย นอกจากจะไม่ต้องจ่ายค่ากระแสไฟตลอดไปแล้ว ยังสร้างความสวยงาม สร้างภาพลักษณ์ที่ดีทางสิ่งแวดล้อม ต่อระบบภูมิทัศน์ ต่อองค์กรของท่านด้วย ความรับผิดชอบให้สังคมไทย

กังหันบำบัดน้ำเสีย

กังหันทุกรุ่นสามารถใช้ได้กับระบบโซล่าเซลล์  แต่ต้องใช้การออกแบบควบคู่ไปกับข้อมูลทางวิศวกรรมนั้น โดยเน้นที่ประโยชน์การใช้งานของผู้ใช้โดยตรง เครื่องเติมอากาศด้วยโซล่าเซลล์ ถูกออกแบบขึ้นมาเพื่อจุดประสงค์ การประหยัดพลังงาน การเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำ และระยะเวลา มีความทนทานในการใช้งานสูง

การโลกร้อนทางหนึ่งคือการใช้พลังงานโดยประหยัด และ มีประสิทธิภาพ ควบคู่ไปกับการใช้พลังงานทดแทน พลังงานแสงอาทิตย์เป็นที่สะอาดและไม่มีวันหมดไป และการใช่กังหันบำบัดน้ำเสียเซลล์แสงอาทิตย์ถือเป็นการดัดแปลงใช้เป็นเครื่องมือในการส่งเสริมการรักษาสิ่งแวดล้อมโดยตรงอีกด้วย

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุด และมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสง จะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่าง ๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

การกำจัดขยะแถมยังได้พลังงานไฟฟ้ามาใช้ .. ไฟฟ้าจากขยะ

            ทำไมต้องโรง ไฟฟ้าจากขยะ จำนวนประชากรของโลกที่เพิ่มขึ้นทุกๆปี สิ่งที่ตามมาก็ขึ้นขยะจากทุกๆครัวเรือน การเพิ่มขึ้นของขยะทำให้ต้องมีแนวคิดในการกำจัดขยะแล้ววิธีที่ไหนที่จะให้เกิดประโยชน์มากที่สุด แล้วก็มีการเสนอว่าให้นำขยะไปผลิตเป็นไฟฟ้าเพราะเป็นแนวทางที่จะช่วยลดปริมาณจำนวนขยะ นอกจากจะเป็นการกำจัดขยะแถมยังได้พลังงานไฟฟ้ามาใช้ เป็นแนวคิดที่ดีมากๆ เป็นการช่วยรักษาสิ่ง แต่ก็ขึ้นกับเทคโนโลยีในการดูแล มลพิษที่อาจจะกำจัดในภายหลัง จึงเกิดเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน โดยใช้เชื้อเพลิงจากขยะที่ไม่สามารถนำมารีไซเคิลได้(RDF) ซึ่งเป็นระบบการเผาไหม้ แก๊สซิไฟเออร์ (Gasification System) โดยนำ Product  Gas ที่ได้มาสันดาปภายในเครื่องยนต์รอบต่ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า .. ไฟฟ้าจากขยะ

 

            ในปัจจุบันประเทศไทยประสบปัญหาการจัดการขยะชุมชนมายาวนาน และมีแนวโน้มที่จะทวีความรุนแรงมากยิ่งขึ้น เนื่องจากมีปริมาณขยะชุมชนเพิ่มขึ้นตลอดเวลา ตามอัตราการเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากร การขยายตัวทางเศรษฐกิจ สังคม และการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมในการอุปโภค บริโภค ของประชาชน แม้ว่าภาครัฐจะพยายามบริหารจัดการขยะชุมชนทั้งการจัดเก็บเคลื่อนย้ายรวมถึงการทำลาย โดยได้รับการจัดสรรงบประมาณในการก่อสร้างระบบกำจัดขยะ แต่ก็ยังไม่เพียงพอกับปริมาณขยะชุมชนที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นทุกปี ทำให้ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพอนามัยของประชาชนเป็นอย่างมาก จึงจำเป็นต้องกำจัดให้ถูกวิธีและเหมาะสม เพราะหากไม่มีการนำขยะไปใช้ประโยชน์ ในสัดส่วนที่มากขึ้น ในปี 2558 จะมีปริมาณขยะต่อวันถึง 49,680 ตัน หรือ 17.8 ล้านตัน ต่อปี

ไฟฟ้าจากขยะ

        ในประเทศไทยนั้นที่มีปริมาณขยะ 50 – 100 ตันต่อวัน และมากกว่า 100 ตันต่อวันทั่วประเทศ พบว่ามี 30 แห่งที่มีศักยภาพจะนำมาผลิตเป็นพลังงานได้เพิ่มเติม ต้นปี 2551ประเทศไทย มีโรงไฟฟ้าขยะก่อสร้างแล้วเสร็จและผ่านการทดสอบระบบแล้ว 3 โรง กำลังผลิตรวม 4.125 เมกะวัตต์ ได้แก่ โรงไฟฟ้าเตาเผาขยะมูลฝอยเทศบาลเมืองภูเก็ต กำลังการผลิต จำนวน 2.5 เมกะวัตต์ โรงไฟฟ้าหลุมฝังกลบขยะ ราชาเทวะ จังหวัดสมุทรปราการ กำลังการผลิต จำนวน 1 เมกะวัตต์ และโรงงานผลิตปุ๋ยอินทรีย์และพลังงานจังหวัดระยอง กำลังการผลิต จำนวน 625 กิโลวัตต์ส่วนโรงไฟฟ้าขยะ ที่อยู่ระหว่างการทดสอบระบบ 3 แห่ง ได้แก่ โครงการกำจัดขยะเกาะช้าง จ.ตราด กำลังการผลิต จำนวน 70 กิโลวัตต์ โรงไฟฟ้าหลุมฝังกลบขยะกำแพงแสน จ.นครปฐม กำลังการผลิต จำนวน 870 กิโลวัตต์ และศูนย์กำจัดขยะมูลฝอยรวม จ.ชลบุรี มีกำลังการผลิต จำนวน 950 กิโลวัตต์ จากการสำรวจของกรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน (พพ.) ในการศึกษาขยะชุมชน

ไฟฟ้าจากขยะ

ผลดีและผลเสียของการผลิตไฟฟ้าจากขยะ

ผลดี

  1. ไม่ต้องคัดแยกหรือบดตัดขยะมูลฝอยก่อน
  2. เป็นเทคโนโลยีที่มีใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับการทดสอบแล้วสำหรับการเผา ทำลายขยะมูลฝอยและมีสมรรถนะตรงตามวัตถุประสงค์
  3. สามารถจัดการกับขยะมูลฝอยที่มีองค์ประกอบและค่าความร้อนที่เปลี่ยนแปลงตลอด เวลาได้เป็นอย่างดี
  4. สามารถให้ค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้สูงถึง 85%
  5. เตาเผาแต่ละเตาสามารถก่อสร้างให้มีความสามารถในการเผาทำลายได้ถึง 1,200 ตันต่อวัน (50 ตันต่อชั่วโมง)
  6. เป็นแหล่งพลังงานราคาถูก
  7. ช่วยลดปัญหาการกำจัดขยะ
  8. ลดปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้กว่า 1.37 ล้านตันต่อปี

ผลเสีย

  1. เงินลงทุน ค่าใช้จ่ายการดำเนินงานและบำรุงรักษาค่อนข้างสูง
  2. การรั่วไหลของสารพิษ

 เทคโนโลยีเตาเผาขยะมูลฝอย (Incineration)

        การกำจัดขยะมูลฝอยโดยใช้เตาเผา  เป็นกระบวนการเผาไหม้ขยะมูลฝอยที่ใช้อากาศมากกว่าความต้องการอากาศในการเผาไหม้ทางทฤษฎี (Stoichiometric Condition) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ ความร้อน (Heat) ซึ่งสามารถใช้งานกับหม้อต้มไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าได้ และสามารถกำจัดปริมาณขยะมูลฝอยได้ ประมาณร้อยละ 80-90  โดยต้องมีการออกแบบเตาเผาให้เหมาะสมกับปริมาณและ องค์ประกอบของขยะมูลฝอยและปัจจัยสำคัญ 2 ประการ คือ ค่าความชื้น และค่าความร้อนของขยะมูลฝอยซึ่งมีการผันแปรตามฤดูกาล และลักษณะองค์ประกอบของขยะมูลฝอย นอกจากนี้ ปัญหามลภาวะเป็นอีกประเด็นหนึ่งที่ต้องให้ความสำคัญ โดยเฉพาะมลภาวะทางอากาศ การปนเปื้อนของขยะอันตรายจากครัวเรือนไม่เพียงแต่จะก่อให้เกิดการปลดปล่อยสารพิษดังกล่าวออกสู่บรรยากาศ แต่ยังคงมีสารพิษค้างในขี้เถ้าที่เหลือจากการไหม้ ซึ่งต้องนำไปกำจัดด้วยการฝังกลบในขั้นตอนสุดท้าย

1)        หลักการทำงานของเตาเผาขยะมูลฝอย

1.1)       ระบบรองรับขยะมูลฝอย ประกอบด้วย การลดขนาด การคัดแยก และการตรวจสอบขยะมูลฝอย โดยระบบนี้อาจมีหรือไม่มีก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดและแหล่งกำเนิดขยะมูลฝอย

1.2)       หลุมรองรับขยะมูลฝอย (Unloading and Hopper for Waste) เพื่อให้มีการผสมขยะ มูลฝอยให้เข้ากันเป็นเนื้อเดียวและลดความชื้นก่อนที่จะป้อนเข้าสู่เตาเผา

1.3)       ระบบป้อนขยะมูลฝอย (Feeding System) ขยะมูลฝอยที่ถูกผสมเข้ากันจนเป็นเนื้อเดียวกันแล้วจะถูกป้อนเข้าสู่เตาเผาทางช่องป้อน

1.4)       ระบบเตาเผาขยะมูลฝอย มีหลายแบบแต่ที่นิยมใช้แพร่หลายในการเผาขยะมูลฝอย มี 3 แบบ คือ

(1)           เตาเผาแบบตะกรับ (Stoker-Fired or grate-Fired Incinerator) เป็นเตาเผาที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน ขยะมูลฝอยจะถูกป้อนเข้าไปในเตาเผาแล้วเคลื่อนตัวไปตามการเคลื่อนที่ของแผงตะกรับโดยมีอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้เป่าเข้าทางด้านล่างของตะกรับ ก๊าซร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้จะไหลขึ้นด้านบนแล้วไปแลกเปลี่ยนความร้อนในเครื่องกำเนิดไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า (รูปที่ 1) ขยะมูลฝอยส่วนที่เผาไหม้แล้วจะเคลื่อนตัวตามตะกรับแล้วตกออกมาจากเตาเผาเป็นขี้เถ้าซึ่งสามารถนำไปฝังกลบได้  วิธีการเผาใช้อากาศมากเกินพอ (Excess Air)  และอาจใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเสริมในการเผาไหม้ด้วย  อุณหภูมิในเตาเผาประมาณ  850-1,200 องศาเซลเซียส    เตาเผาประเภทนี้เป็นเตาเผาที่เหมาะสมกับขยะมูลฝอยที่มีปริมาณมากคือ 6 ตันต่อชั่วโมงขึ้นไป หรือ 150 ตันต่อวันการนำเตาเผาชนิดมีแผงตะกรับมาใช้ในการกำจัดขยะมูลฝอยควรคำนึงถึงข้อดี และข้อจำกัดของเตาเผาชนิดนี้ 

ไฟฟ้าจากขยะ

(2)          เตาเผาฟลูอิดไดส์เบด (Fluidized Bed Incinerator) เป็นการเพิ่มความเร็วให้กับอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ให้สูงพอที่จะทำให้ตัวขยะเกิดการลอยตัวบนวัสดุตัวกลางมีสภาพเหมือนของไหล การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นในขณะที่ขยะมีสภาพเป็นของไหลสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้   การถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวลได้ ในทางปฏิบัติจะมีการใส่ตัวกลางที่ใช้ในเตาเผาเป็นแร่ควอทซ์หรือทรายแม่น้ำขนาดประมาณ 1 มิลลิเมตร  ขยะมูลฝอยจะต้องถูกย่อยให้มีขนาดเล็ก  ตัวกลางและขยะมูลฝอยจะถูกกวนผสมกันในเตาและเผาไหม้โดยใช้อากาศมากเกินพอ (excess air) ใช้อุณหภูมิประมาณ 850-1,200 องศาเซลเซียส เตาเผาประเภทนี้เหมาะกับปริมาณขยะมูลฝอยขนาด  1-5  ตันต่อชั่วโมง หรือ 25-100 ตันต่อวัน(รูปที่ 2) ทั้งนี้เตาเผาชนิดใช้ตัวกลางนำความร้อนมีข้อดีและข้อจำกัด 

ไฟฟ้าจากขยะ

(3)           เตาเผาชนิดควบคุมการเผาไหม้ (Controlled-Air Incinerator) เป็นเตาเผาที่แบ่งการเผาไหม้เป็น 2 ขั้นตอน ในขั้นแรกซึ่งเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้แรก (primary combustion chamber) จะควบคุมการเผาไหม้ขยะมูลฝอยในสภาวะไร้อากาศหรือใช้อากาศค่อนข้างน้อย (Starved air) ที่อุณหภูมิประมาณ 450 องศาเซลเซียส ซึ่งจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์แต่จะเป็นก๊าซเชื้อเพลิงและไหลเข้าไปเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ที่สอง (secondary combustion chamber) ในสภาวะอากาศมากเกินพอ (excess air) และอาจใช้น้ำมันเชื้อเพลิงด้วย อุณหภูมิในเตาเผาประมาณ 1,000-1,200 องศาเซลเซียส เตาเผาประเภทนี้ใช้กับขยะมูลฝอยที่มีปริมาณน้อย คือ ไม่เกิน 1 ตันต่อชั่วโมงหรือ 10 ตันต่อวัน (รูปที่ 3)  ทั้งนี้เตาเผาชนิดควบคุมการเผาไหม้มีข้อดีและข้อด้อยซึ่งควรนำมาพิจารณาประกอบการเลือกใช้งาน  

ไฟฟ้าจากขยะ

1.5)       ระบบนำเถ้าออก (Ash and Clinker Removal System) เถ้าที่เกิดจากการเผาไหมในเตาเผาจะถูกเก็บและขนส่งด้วยระบบลำเลียง ซึ่งสามารถร่อนคัดแยกและใช้ในการทำเป็นวัสดุรองพื้นในการก่อสร้างถนนหรือเพื่อการก่อสร้าง เถ้าส่วนที่ไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้จะถูกคัดออกและนำไปฝังกลบแบบถูกตามหลักสุขาภิบาล (Sanitary Landfill)

1.6)       ระบบควบคุมมลพิษทางอากาศ (Air Pollution Control System) จะขึ้นอยู่กับระดับสารมลพิษที่เกิดจากการกำจัดขยะมูลฝอย ซึ่งมีหลากหลายชนิดทั้งที่มีพิษเล็กน้อยจนถึงมีพิษหรืออันตรายสูงสุด และที่สำคัญได้แก่ กลิ่น ฝุ่นละออง คาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ (กรณีเผาไหม้ไม่สมบูรณ์) ออกไซด์ของไนโตรเจน ออกไซด์ของซัลเฟอร์ ไฮโดรคาร์บอนไดออกซิน โลหะหนัก เถ้าหนัก เถ้าเบา และน้ำเสีย เป็นต้น การแบ่งกลุ่มเตาเผาตามเทคโนโลยีกำจัดสารมลพิษอาจแบ่งได้เป็นกลุ่มๆ ดังนี้

(1)       เตาเผาที่ไม่มีระบบกำจัดสารพิษ ได้แก่ เตาเผาขนาดเล็กขนาดต่ำกว่า 10 ตันต่อวัน

(2)       เตาที่มีกระบวนการกำจัดสารมลพิษบางประเภท/ชนิด ได้แก่ เตาเผาที่มี 2 ห้อง โดยใช้เตาเผา ห้องที่ 2 ในการกำจัดสารมลพิษ หรือมีระบบบำบัดฝุ่นละอองโดยใช้ไซโคลน Wet scrubber หรือ การกรอง เช่น Bag Filter เป็นต้น ส่วนใหญ่เป็นเตาเผาขนาดมากกว่า 10 -20 ตันต่อวัน

(3)       เตาเผาที่มีระบบกำจัดสารมลพิษที่สำคัญหลายตัว หรือทุกตัวส่วนใหญ่เป็นเตาเผาขนาดมากกว่า 20 ตันต่อวัน อาจใช้เครื่องดักฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitator) หรือเครื่องกรองแบบถุงกรอง (Baghouse Filter) สำหรับดักอนุภาคฝุ่น และโลหะหนักบางชนิด อาจมีการเพิ่มระบบทำความสะอาดก๊าซด้วยวิธีทางเคมี เช่นDry/Semi-dry Scrubberตามด้วยเครื่องกรองแบบถุงกรองหรือ Wet Scrubber และติดตั้งอุปกรณ์สำหรับควบคุมNOXหรือไดออกซิน ด้วยการใช้เครื่องกรองแบบถุงกรองชนิดพิเศษ

(4)       ปล่องระบายไอเสีย (Stack) ไอเสียที่ผ่านการบำบัดจะถูกระบายออกทางปล่องระบายไอเสียความสูงของปล่อง ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นที่และลักษณะทางอุตุนิยมวิทยาของที่ตั้งเตาเผาขยะมูลฝอย

ติดตั้ง โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

            สถานที่ในทะเลทรายมีอากาศร้อนสูงและความเข้มแสงที่สูง การใช้แผงโซล่าเซลล์ในการผลิตไฟฟ้าจึงสามารถทำได้ง่ายๆ แต่ก็ลืมไม่ได้ว่าถ้ามีอุณหภูมิสูงจะทำให้ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ลงลด ดังนั้น โซล่าเซลล์ในทะเลทราย ยังมีวิธีการหลากหลายในการที่จะผลิตไฟฟ้า แสงแดดกลางวันกลางทะเลทรายจึงเป็นสิ่งที่อันตรายแก่ตัวบุคคล กลางติดตั้งในเวลากลางวันจึงควรที่จะหลีกเลี่ยงมาทำความเข้าใจกับการติดตั้ง โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

             การใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ในทะเลทรายเป็นมากขึ้น การเกิดปรากฏการณ์ของตลาดพลังงานสะอาดใหม่ทั่วโลกของโซล่าเซลล์ การประกันคุณภาพ พลังงานแสงอาทิตย์ยังได้รับการมีส่วนร่วมมากขึ้นในการจัดการคุณภาพและการตรวจสอบโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ในภูมิภาค เช่น ละตินอเมริกา แอฟริกา และตะวันออกกลาง มีหลายสถานที่ และในเว็บไซต์หรือที่ใกล้กับทะเลทราย สภาพแวดล้อมภูมิอากาศทะเลทรายก่อให้เกิดความท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเครียดและทุกองค์ประกอบของระบบโซล่าเซลล์ ได้แก่ อินเวอร์เตอร์ ติดตั้งระบบ และโมดูลโซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

สิ่งที่เป็นทะเลทราย?

             ในทางวิทยาศาสตร์นั้นมีคำจำกัดความที่แตกต่างกันหลายแห่งทะเลทรายคำนิยามง่าย ๆ คือเป็นภูมิภาคแห้งของดินแดนที่แห้งแล้งมีน้อยหรือไม่มีฝนพืชและสัตว์และมีเพียงไม่กี่คนที่อาศัยอยู่ที่มีประมาณ 35% ของพื้นผิวทวีปของโลกที่มีต่อทะเลทรายละเอียด ครอบคลุมกว่า 33 ล้านตารางกิโลเมตร

ปัญหาของแผงโซล่าเซลล์ในทะเลทราย

             ทะเลทรายที่กว้างใหญ่มหาศาลอาจถือสำหรับสิ่งที่ดีสำหรับโซล่าเซลล์ที่จำกัด โดยค่อนข้างชัดเจน ข้อจำกัดและปัญหาที่เกิดขึ้น

1 ) อุณหภูมิ : ให้สภาพภูมิอากาศที่รุนแรงและในทะเลทราย แล้วความร้อนที่ส่งไปยังโซล่าเซลล์ภายใต้สภาพอากาศที่อุณหภูมิสูง อาจก่อให้เกิดประสิทธิภาพที่ลดลงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่ติดตั้งโซล่าในทะเลทรายที่มีอุณหภูมิที่สูง

2 ) เพิ่มทรัพยากรเพื่อลดผลกระทบต่อความร้อน ส่วนประกอบที่ไวต่อการกระตุ้นของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์จากอินเวอร์เตอร์กับโมดูล – ต้องดีและมั่นคง ความเย็น ซึ่งจะต้องเพิ่มการลงทุนของทรัพยากร ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้แผงโซล่าเซลล์ในทะเลทราย โครงการนี้มักจะเกี่ยวข้องกับการใช้น้ำ ซึ่งเป็นสินค้าราคาแพง แต่ในภูมิภาคดังกล่าวและท้าทายเพื่อการขนส่งระยะทางไกลมาก

3 ) ค่าใช้จ่ายการซ่อมบำรุงในทะเลทรายที่เกี่ยวข้องกับเวลาและอุปกรณ์ , ขับรถขึ้นค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาพืช ในการ ทำความสะอาดการบำรุงรักษาและความปลอดภัยที่โรงงานต้องใช้เจ้าหน้าที่ท้องถิ่นในโรงแรมซึ่งมีราคาแพง

โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

4 ) พายุทราย : พายุทรายที่จะเกิดขึ้นบ่อย เช่น ปักกิ่ง และเตหะราน การรวมกันของลมเป่าคมเม็ดทรายสามารถก่อให้เกิดการสกปรกและแม้กระทั่งความเสียหายแผงโซล่าเซลล์พอลิเมอร์คอมโพเนนต์ โดยเฉพาะ เช่น แบ็คชีท , เคลือบ บนกระจกที่ต้องสะท้อนไปยังด้านหน้าและสายเคเบิล นอกจากนี้ พายุทรายที่อยู่บนพื้นผิวโมดูล ( สกปรก ) ที่ต้องทำความสะอาดอีกครั้งซึ่งเน้นความต้องการการวางแผนซ่อมบำรุงที่มีประสิทธิภาพ

5 ) ข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์ : กาควบคุมการดำเนินงานและการบำรุงรักษาแต่ยังเป็นค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง นักพัฒนาโครงการและนักลงทุนมักจะเลือกที่จะมีโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งในสามารถเข้าถึงพื้นที่ที่ไม่ไกลเกินไปจากพื้นที่ย่านชุมชนเมือง แทนในโดดเดี่ยวท่ามกลางทะเลทรายขนาดใหญ่ จึงออกจากส่วนขนาดใหญ่ของโลก ทะเลทรายที่ใช้ไม่ได้ นี้เป็นจริงยิ่งสำหรับทะเลทรายที่ห่างไกล เช่น ทวีปแอนตาร์ติกาซึ่งอยู่ไกลออกใหญ่ๆการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์

6 ) การเชื่อมต่อ : ร่วมกับทางภูมิศาสตร์ ข้อจำกัด กล่าวถึง ความท้าทายอื่นอยู่ กับการขนส่งของผลิตพลังงานที่มันต้องการ ตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน ยิ่งห่างไกล เป็นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งอยู่ห่างจากสถานที่จะจัดหาพลังงาน , ขนาดใหญ่ระบบเป็นสายเคเบิลเครือข่ายที่ต้องมีคุณภาพสูงเพื่อให้ขนส่งผ่านระยะทาง

7 ) ผลที่เกิดขึ้นในพืชและสัตว์ แม้ว่าพื้นที่ส่วนใหญ่จะเป็นช่องว่างในการรับรู้ซึ่งแทบไม่มีอะไรเติบโตและชีวิตยังหลายของโลกทะเลทรายเป็นบ้านของพืช นก และ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ที่มีความเชี่ยวชาญในการรับมือกับสภาวะรุนแรงและทำให้ภัยคุกคามของความแห้งแล้งในการตรวจสอบ พืชหลายชนิดมีวัฏจักรชีวิต  แต่ความเร็วสูงของการสืบพันธุ์ ในขณะที่สัตว์

โซล่าเซลล์ในทะเลทราย

8 ) ความซับซ้อนและเงื่อนไข: ทะเลทรายจะแน่นอนไม่ได้ทำเฉพาะของน้ำแข็งหรือทรายเนินทรายเพียงอย่างเดียว แต่สามารถรวมทั้งจะประกอบด้วยแห้งแล้งที่ดินหิน พวกที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่มีความต้องการที่เฉพาะเจาะจงในการติดตั้งอย่างเหมาะสมและปลอดภัยเป็นไปได้ทั้งหมดที่มีความต้องการที่เฉพาะเจาะจงในที่ปลอดภัยและเหมาะสม

9 ) ความเป็นอันตรายและค่าใช้จ่ายงานก่อสร้างก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทรายคือความท้าทายมากขึ้น ไม่เพียงแต่จะต้องเดินทางเข้าไปในพื้นที่ที่วัสดุมากขึ้นและเข้าถึงได้มากขึ้นที่ห่างไกลพวกเขาจากเมือง แต่ยังมีงานก่อสร้างต้องทำงานภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงที่สามารถก่อให้เกิดความเสี่ยงที่ร้ายแรงทางการแพทย์

10 ) ความไม่มั่นคงทางการเมือง : หลายพื้นที่ขนาดใหญ่ของโลกที่ใกล้เขตเมืองใหญ่ในกระบวนการภูมิภาคมีแนวโน้มที่จะเกิดความไม่สงบทางการเมือง การคุกคามของการก่อการร้ายและสงคราม มันมีความเสี่ยงสูงมากในการลงทุนโดยรวม

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุด และมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสง จะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่าง ๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

สิ่งที่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมของ พลังงานแสงอาทิตย์

           สิ่งที่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลังงานแสงอาทิตย์ ในการใช้ โซล่าเซลล์ ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ใช้ทั่วโลกใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง กับ รัฐบาล ประชาชน และธุรกิจทั่วโลกเราตระหนักถึงประโยชน์สิ่งแวดล้อมและสะอาดในการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ทั้ง ๆ ที่มีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและสะอาดของ พลังงานแสงอาทิตย์ ยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจาก พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์

ภาวะเรือนกระจกคืออะไร?

            ภาวะเรือนกระจกที่เกิดขึ้น มีผลกระทบภาวะโลกร้อนของความร้อน ที่ติดอยู่โดยก๊าซเรือนกระจก (GHG : Green House Gas) ระหว่างตัวเองและพื้นผิวของโลก  มีก๊าซเรือนกระจกต่าง ๆ ที่สามารถพบได้ในชั้นบรรยากาศของโลกในปริมาณที่แตกต่างกันอยู่ ก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศที่เกี่ยวข้องมี : ไอน้ำ (H2O)  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซมีเทน (CH4) ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N2O)  โอโซน (O3) และคลอโรคาร์บอนฟลูออโรคาร์บอน (CFC) เป็นต้น

พลังงานแสงอาทิตย์

            ทำให้ส่งผลกับหลักให้กับภาวะโลกร้อน บนโลก (ประมาณการ 2010) มาจากไอน้ำและเมฆ (75%) ตามด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (20%) ก๊าซมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญอีกประมาณ 5 – 10% ไปข้างหน้าของโอโซนซึ่งก่อให้รอบ 3-7% ของก๊าซเรือนกระจกออกหุ้นส่วนที่เหลือของเค้กก๊าซเรือนกระจกทั้งก๊าซอื่น ๆ บางอย่างและละอองลอย

            ผลเรือนกระจกของก๊าซเรือนกระจกจะส่งผลต่อธรรมชาติ เพราะไม่มีก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศเฉลี่ยจะต่ำกว่ามากและทำให้มีชีวิตบนโลกยากมากขึ้นสำหรับหลายชนิด  ในเวลาเดียวกัน แต่ถ้าผลที่เพิ่มขึ้นแม้เพียงเล็กน้อยอุณหภูมิจะสูงขึ้น (โลกร้อน) และเป็นภัยคุกคามต่อชีวิตมนุษย์

การปฏิวัติอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง ทั้งมีการขยายตัวและประชากรที่เพิ่มขึ้นอย่างมากมายบนโลกจะมีการหารือถึงการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ

ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของภาวะเรือนกระจก

             ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ง่ายมากที่จะกำหนด แสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่พบมากที่สุด และสะดวกที่สุด มีก๊าซเรือนกระจกเกิดจากการผลิต พลังงานทั้งหมดคาดว่าผลผลิตที่คาดไว้ในช่วงวงจรชีวิตของระบบ (ทั้งหมด) เรียกว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเทียบเท่า (GHGe) ของการใช้โซล่าเซลล์

พลังงานแสงอาทิตย์

              นอกเหนือไปจากผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกโดยตรง การผลิตอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ มีปัจจัยอื่น ๆเช่น

           1) โลหะที่เป็นพิษแคดเมียมแคดเมียมเทลลูไรด์ ( ใช้ใน CdTe ) ฟิล์มบางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งจะเป็นเล็กน้อยถ้าการดูแลที่เหมาะสมแล้ว อีกธาตุพิษ ตะกั่ว เป็นส่วนหนึ่งของการประสาน โดยก๊าซเรือนกระจกเทียบเท่ากระจอกที่นี่เช่นกัน และในกรณีใด ๆ , ตะกั่วไม่จําเป็นสําหรับการบัดกรี

           2) ภัยคุกคามของนก : นี้อาจมาจากพลังไฟสูงที่สร้างขึ้นโดยจดจ่อพลังงานแสงอาทิตย์ ( CSP ) ระบบเมื่อเมื่อนกข้ามลำแสงพลังสูงเส้นทาง

           3) การใช้ที่ดิน : เมื่อระดับขนาดฟาร์มโซล่าเซลล์ และเมื่อ 9m2 / และ / 16m2 MWH สำหรับขนาดใหญ่ CSP โดยใช้ระบบอาหารและอาคาร ตามลำดับ

          4) การตัดไม้ทำลายป่า : เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับผลของการใช้ที่ดิน การตัดไม้ทำลายป่ายังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลังงานพลังงานแสงอาทิตย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ ต้นไม้ในกรณีดังกล่าวไม่เพียง แต่ตัดเพื่อให้สถานที่สำหรับที่ดินเพื่อสร้างระบบ แต่ยังเพื่อลดการผลของของเสียพลังงานแสงอาทิตย์นี้คือผลที่ออกมาหลายรูปแบบ ไม่เฉพาะอุตสาหกรรมหลายกระบวนการที่เกี่ยวข้องในการสร้างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ , อินเวอร์เตอร์ , ติดตั้งระบบ ฯลฯ นอกจากนี้ยังสร้างเสียไม่สามารถใช้งานและ / หรือวัสดุที่เสียหายไป แต่สินค้าโซล่าเซลล์มีจุดที่สิ้นสุดของวงจรชีวิตของพวกโซล่าเซลล์ ได้ตัวอย่างเช่นในรอบกว่า 5 ปี กว่า 13 ตัน รีไซเคิลของแผงโซล่าเซลล์ แม้ว่าจะมีขยะอิเล็กทรอนิกส์ ( e-waste ) กฎระเบียบในสถานที่ในส่วนต่างๆ ของโลก เช่น ขยะอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ( WEEE ) คำสั่งในสหภาพยุโรป ( EU ) แต่ส่วนที่ล้มเหลวที่จะครอบคลุมทั้งหมดของโซล่าเซลล์ขยะที่เพิ่มพูนขึ้นกว่าปี นอกจากนี้ แม้ว่าเรียบร้อยแล้วรีไซเคิล  รีไซเคิลอัตราอยู่ใกล้แต่ไม่เต็ม 100 % และแน่นอนไม่ลืม โซล่าเซลล์ของเสียในรูปแบบของความเสียหายหรือโมดูลที่มีคุณภาพต่ำที่ผู้ผลิตที่ไม่เคยออกจากโรงงาน

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

การประยุกต์ใช้ รถยนต์โซล่าเซลล์

การที่ประยุกต์ใช้ รถยนต์โซล่าเซลล์ ในหลากหลายรูปแบบ เพื่อให้ช่วยให้ง่ายต่อประโยชน์ใช้สอย ถ้าเป็นมีพื้นที่ที่จำกัดจำเป็นต้องใช้การประยุกต์นำแผงโซล่าเซลล์ไปทำ หน้าต่าง ม่าน สิ่งที่ให้ได้พลังงานไฟฟ้า ที่เป็นนิยมก็คือรูฟท็อป เป็นการติดตั้งโซล่าเซลล์บนหลังคา การติดตั้งโซล่าเซลล์ต้องใช้ความชำนาญการในการติดตั้งบนหลังคา แล้วในปัจจุบันนี้ในประทศที่พัฒนาแล้ว ต้องยอมรับกับการต่อสู้กับมลพิษทางสิ่งแวดล้อมและทำให้การเปลี่ยนแปลงในนโยบายด้านสิ่งแวดล้อม , ยานพาหนะไฟฟ้าโดยทั่วไป รวมทั้ง รถยนต์โซล่าเซลล์

รถยนต์โซล่าเซลล์
โซล่าเซลล์คุณภาพดี ซันเนอร์ยี่

รถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์?

รถยนต์โซล่าเซลล์

รถยนต์ใช้โซล่าเซลล์ :  ยานพาหนะโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือเพียงแค่สร้างและเก็บไฮโดรเจนสำหรับการเผาไหม้ยังอาจเป็นไปได้ในอนาคต แต่คำปกติบางเซลล์แสงอาทิตย์พลังงานแสงอาทิตย์รถยนต์รถยนต์ไฟฟ้า ยานพาหนะดังกล่าวจะต้องพึ่งแบตเตอรี่ขนาดใหญ่สำหรับการจัดเก็บ แต่ชาร์จอินรุ่นฟอสซิลจะให้ความน่าเชื่อถือ และช่วงอีกต่อไป

ประวัติศาสตร์การพัฒนาของยานพาหนะไฟฟ้า

เทคโนโลยีแรก ก้าวไปสู่การสร้างรถไฟฟ้า เทเคนนิน ในปีค.ศ. 1827 นักบวชที่ชื่อ อนีออส เจ็ทลิก เมื่อเขาสร้างแรกใช้มอเตอร์ไฟฟ้าปีถัดมาเขาก็ใช้ในรถเล็ก

ตัวอย่าง เช่น ในยานพาหนะในปัจจุบันคือ โตโยต้า พริอุส นิสสัน ฟอร์ดโฟกัส ไฟฟ้าแบบขดลวด และเชฟโรเลต โวลต์ โตโยต้า รถที่เป็นผู้นำในตลาด EV )

– ข้อดีของรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์

ประโยชน์มากมายที่เกี่ยวข้องกับการใช้รถยนต์ไฟฟ้า เหล่านี้จะใช้ในรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์ที่มีข้อจำกัดน้อย แต่มาเริ่มเห็นข้อดีทั่วไปของรถไฟฟ้า ที่เป็นอิสระจากเชื้อเพลิงรถยนต์ โดยที่ขับเคลื่อนโดยไฟฟ้าที่สามารถเรียกเก็บได้ในบ้าน โดยเฉพาะช่วงกลางคืน และปิดช่วง สาธารณะสถานีชาร์จอยู่ตอนนี้ขึ้นมาอย่างรวดเร็ว และจะกลายเป็นที่แพร่หลาย เช่น ปั๊มน้ำมัน

1) เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม: ยานพาหนะไฟฟ้ามีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย ยกเว้นการผลิตและประกอบชิ้นส่วนในการผลิตของตนเอง และนอกจากการผลิตไฟฟ้าสำหรับชาร์จพวกเขา

2) ประสิทธิภาพ: รถยนต์เบนซินเป็นฟุ่มเฟือย ประสิทธิภาพของถังล้อ EV ได้ถึงสามครั้งว่ารถแก๊ส ล้อดีประสิทธิภาพไม่แตกต่างกัน แต่ก็ยังคงดีกว่า Regenerative เบรกให้พลังงานจลน์ของรถจะถูกแปลงกลับใช้พลังงานเพิ่มเติม ปรับปรุงประสิทธิภาพ

3) ประหยัด: ค่าใช้จ่ายแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับต้นทุนของการไฟฟ้าถูกซื้อ แต่จะต่ำกว่าเบนซิน

4) แรงจูงใจของรัฐบาล: รัฐบาลในหลายประเทศจะเสนอสิ่งจูงใจในการซื้อรถไฟฟ้าเพื่อส่งเสริมสภาพแวดล้อมที่สะอาด จีนเป็นตัวอย่าง หนัก การส่งเสริมและสนับสนุนการใช้รถไฟฟ้า.

5) ความนิยม: ยานพาหนะไฟฟ้าจะกลายเป็นที่นิยมมากขึ้นและเป็นสัญลักษณ์

6) ความปลอดภัย: ไม่มีเชื้อเพลิงที่ติดไฟ, ยานพาหนะไฟฟ้าเป็นปลอดภัยแม้ในกรณีของการเกิดอุบัติเหตุ แม้เบรกสามารถควบคุมคอมพิวเตอร์ และฟื้นฟูสุขภาพ. ปัญหาเดียวคือเรื่องแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งสามารถระเบิดได้ในสถานการณ์ที่หายาก ผู้ผลิตที่คาดว่าจะปฏิบัติตามกฎระเบียบความปลอดภัย UNECE 100 EV

7) ค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพ: การปรับปรุงในเทคโนโลยี, ตัวเลข, การผลิตมากขึ้นรัฐบาลบริเวณ ลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานทั้งหมดทำงานร่วมกันเพื่อให้ต้นทุนที่มีประสิทธิภาพเกี่ยวกับวงจรชีวิตของวี

8) การบำรุงรักษาต่ำ: ยานพาหนะไฟฟ้ามีความน่าเชื่อถือมากและต้องบำรุงรักษาน้อยกว่าเครื่องยนต์เบนซิน ที่ซับซ้อน ดังนั้น ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและยังลดลงเสียก่อน

9) ลดเสียงรบกวน: รถยนต์ไฟฟ้าจะเงียบกว่า เพราะเพียงการย้ายส่วนหนึ่งในไดรฟ์มอเตอร์ อย่างไรก็ตาม เสียงต่ำที่มีความกังวลเป็นคนเดินเท้าด้วยทางสายตาอาจจะเสี่ยง บางเทียมเสียงอาจจะเพิ่มที่ความเร็วต่ำเพื่อแก้ไขปัญหานี้

10) สูงกว่าอัตราเร่ง: ให้พลังเหมือนกัน รถไฟฟ้า เบา มีแรงเฉื่อยน้อยกว่า ดังนั้นการเร่งที่ดีขึ้น เช่น โมเดล Tesla S อ้างว่า 0 ถึง 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ใน 3 วินาที

11) พลังงานความยืดหยุ่น: ไฟฟ้าจะสามารถใช้ได้จากหมายเลขของแหล่งสำรอง

– ข้อจำกัดของรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์

ข้อจำกัดหลักของรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์ที่มีราคาเริ่มต้นสูง และช่วงที่จำกัด ระหว่างค่าใช้จ่าย อย่างไรก็ตามข้อจำกัดเหล่านี้ของรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์ มีการค่อย ๆ เอาชนะเป็นความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ต้นทุนลดลง และปริมาณการขายเพิ่มขึ้น ข้อแม้ว่าต้องมาตรการใหม่รองรับรถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์ สามารถรับพลังจากดวงอาทิตย์ได้ และสามารถเก็บพลังงานส่วนเกิน ถ้าใช้ได้ แต่พวกเขาต้องพึ่งพาพลังงานที่เก็บไว้เมื่อแสงแดดไม่สามารถใช้ได้ รถยนต์ที่ใช้โซล่าเซลล์จะต้องพิเศษ เพรียวเรียวลมเพื่อหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานอากาศพลศาสตร์จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์  ในรถยนต์แบบใช้ความร้อนพลังงานความร้อนโดยสารเมื่อจำเป็น เครื่องยนต์ขับเคลื่อน ระบบเครื่องปรับอากาศ จะช่วยให้ความเย็นในวันฤดูร้อนที่ร้อน ความร้อนและการละลายน้ำแข็งในรถไฟฟ้า จะมีไฟฟ้าส่วนใหญ่ แต่รวมกับแบตเตอรี่และมอเตอร์การจัดการอุณหภูมิ แนวทางที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่และมอเตอร์ พลังงานความร้อนที่ใช้เพื่อให้ส่วนของห้องโดยสารร้อน นี้จะยืดอายุแบตเตอรี่ปั๊มความร้อนสามารถใช้ทั้งความร้อนและความเย็นได้ตามที่ต้องการฉนวนกันความร้อนห้องโดยสารมีการปรับปรุงในรูปแบบใหม่

เซลล์ แสงอาทิตย์ หรือโซลาร์ เซลล์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงาน ไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

  การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นขบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง โดยเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานกระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน พลังงานจากแสงจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า (อิเลคตรอน) ขึ้นในสารกึ่งตัวนำจึงสามารถต่อกระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานได้ เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

ศักยภาพและโอกาสในการติดตั้ง โซล่าเซลล์แบบออฟกริด (off-grid)

โซล่าเซลล์แบบออฟกริด

              คนมากกว่าสองพันล้านคนที่ไม่สามารถเข้าถึงพลังงานไฟฟ้า ที่มีการจำกัดความเป็นไปได้ของการสื่อสาร การศึกษารวมทั้งคุณภาพของการดูแลสุขภาพ โอกาสทางธุรกิจ การพัฒนาทางเศรษฐกิจและกระตุ้นให้เกิดการแพร่กระจายของโรค จากมุมมองนี้ความสำเร็จของการใช้พลังงานไฟฟ้าเต็มรูปแบบที่ควรจะติดตั้งระบบ โซล่าเซลล์แบบออฟกริด (off-grid)หรือระบบปิด ที่ใช้แบตเตอรี่ในการสำรองไฟฟ้า

               ในปีล่าสุด ระบบโซล่าเซลล์ ที่ทำงานอย่างอิสระจากการเชื่อมต่อเข้าเครือข่ายของการไฟฟ้าใช้เพียงแค่แบตเตอรี่ เรียกว่า โซล่าเซลล์แบบออฟกริด ( PV ) ที่ระบบมีมากขึ้นกลายเป็นประเด็นร้อนที่สุดในอุตสาหกรรมโซล่าเซลล์และเป็นสาเหตุหลักที่สำคัญของไฟฟ้ามาก ในประเทศที่เป็นเศรษฐกิจเกิดใหม่ เช่น อินเดีย และบราซิล ระบบโซล่าเซลล์แบบออฟกริด(off-grid) ถือว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากและยั่งยืน เพื่อให้เกิดความสะอาดและสะดวกในกับครัวเรือนในชนบทที่ห่างไกลและชาติใดที่สามารถหากำไรจากแสงดวงอาทิตย์ดี การพิจารณาเหล่านี้ไม่คำนึงถึงข้อเท็จจริงดังกล่าวข้างต้น แต่ยังไม่มีความปลอดภัยและการอ้างอิงที่ได้รับจากงานน้ำมันและก๊าซที่ขับเคลื่อนพืชเป็นดินแดนกว้างใหญ่และความหลากหลายทางภูมิศาสตร์ของประเทศเหล่านี้ที่ซับซ้อน นอกจากนี้ความเข้มแสงแดดรังสีของหลายประเทศในซีกโลกใต้มีมากมาย แต่ใช้เพียงเล็กน้อยที่อาจเกิดขึ้น

              นอกจากเรื่องของศักยภาพของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์  จะไม่เพียงพอแต่สามารถใช้ในชนบทและในพื้นที่เมืองหลวงของอุตสาหกรรมและการพัฒนาประเทศด้วย ระบบออฟกริดในเการติดตั้งไฟฟ้าราคาถูกลง  นอกจากนี้ยังอาจใช้เป็นระบบสำรองไฟฟ้าในยามที่จำเป็น สำหรับโรงพยาบาลหรือเซิร์ฟเวอร์ชาติของประเทศใดๆ และโซล่าเซลล์แบบออฟ กริด

               หนึ่งของประเทศที่ค้าน้ำมันของโลกที่ร่ำรวยที่สุดในซาอุดีอาระเบีย ได้ในช่วงต้นทศวรรษนี้ได้ประกาศว่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกลยุทธ์ที่ส่งให้เป็นผู้ส่งออกชั้นนำในอนาคต ทั้งเรื่องของน้ำมันและไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กลยุทธ์นี้เป็นการเพิ่มของนโยบายด้านพลังงานของลูกค้าจำนวนมากในยุโรป อเมริกา และเอเชีย ที่แสวงหาทางออกของการพึ่งพาน้ำมันเพียงอย่างเดียว

                ส่วนในระเทศอินเดีย คนกว่า 400 ล้านคน หรือ 1 ใน 3 ของประชากรอินเดีย ไฟฟ้ายังเข้าไม่ถึง ทรัพยากรด้านพลังงานธรรมชาติที่หายากของนอกเหนือจากถ่านหินที่ดียังมีแสงดวงอาทิตย์ ระบบสายส่งไฟฟ้ายังช้า โดยเฉพาะในภาคเหนือของอินเดีย และสูงอัตราการกระจายตัวของอินเดียครัวเรือนทั่วประเทศธรรมดาและพื้นที่ภูเขา

โซล่าเซลล์แบบออฟกริด

อุปสรรคจากระบบโซล่าเซลล์

แต่อุปสรรคอีกมากมายของนักลงทุนภาคเอกชนและภาครัฐที่มีศักยภาพและผู้ประกอบการส่วนใหญ่ : ผู้ที่มีความสามารถทางการเงินที่ยังจำกัดของผู้ที่ยังขาดการเข้าถึงไฟฟ้าใน กรณีส่วนใหญ่มิใช่อุปสรรคในการนี้ผู้ผลิตโซล่าเซลล์ของประเทศจีนยังระบุระยะของดอกเบี้ยที่มีมากขึ้นและผู้ผลิตที่ผลิตโซล่าเซลล์ที่มีคุณภาพสูงแบตเตอรี่หรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าในราคาที่ต่ำมาก ที่สำคัญปัญหาสำหรับผู้ประกอบการพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด และนักลงทุน นอกจากนี้ยังมีไม่บ้างบริษัทผู้ผลิตจีนที่เสนอที่สมบูรณ์และการแก้ปัญหาระบบโซล่าเซลล์คุณภาพดี เพื่อให้องค์ประกอบต้องซื้อทีละชิ้น นี้ไม่ได้เป็นเพียงใช้เวลาและเงินที่ แต่ยังเป็นงานที่เสี่ยง ที่ขายต้นทุนที่มีประสิทธิภาพและสมบูรณ์ คุณภาพสูง ราคาถูก ระบบจึงสามารถแรกที่สำคัญขั้นตอนต่อธุรกิจที่ประสบความสำเร็จในตลาดโซล่าเซลล์

เซลล์ แสงอาทิตย์ หรือโซลาร์ เซลล์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงาน ไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

  การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นขบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าได้โดยตรง โดยเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงานกระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน พลังงานจากแสงจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า (อิเลคตรอน) ขึ้นในสารกึ่งตัวนำจึงสามารถต่อกระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานได้ เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

Off Grid System ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ แบบออฟกริด

1. ระบบโซล่าเซลล์แสงอาทิตย์ แบบเชื่อมต่อกับแบตเตอรรี่ (Off Solar grid connect system) คือระบบที่ผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ที่ไม่ปฏิสัมพันธ์กับผู้ให้กำเนิดพลังงานไฟฟ้ารายใหญ่ (ในประเทศไทยคือการไฟฟ้านครหลวง และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค) ระบบออฟกริดนี้จะแยกเดี่ยวออกมาโดยผู้ติดตั้งโซล่าเซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง โดยไม่ต้องพึ่งพาการไฟฟ้าซึ่งสามารถแยกหมวดย่อยลงไปได้อีกตามลักษณะแรงดันไฟฟ้าที่จะใช้งานว่าเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ ไฟฟ้ากระแสสลับ โดยต้องเลือกโหลด (เครื่องใช้ไฟฟ้า) ให้เหมาะสมกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ระบบออฟกริตนี้อาจมีชื่อเรียกในภาษาอังกฤษอีกแบบหนี่งว่าระบบแสตนด์อโลน (Stand Alone System) หรือระบบแยกเดี่ยว ซึ่งมีวิธีการต่อระบบที่หลากหลาย ทั้งต่อโหลดกระแสตรง กับแผงโซล่าเซล่าเซลล์ (ซึ่งผลิตไฟฟ้ากระแสตรง) โดยตรง หรือนำไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้จากแผง ไปแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ(โดยอินเวอร์เตอร์)สำหรับไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนซึ่งใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับอยู่แล้วได้ ระบบออฟกริด (Off Grid)ในแบบต่างๆมีดังนี้ใช้กับโหลดกระแสตรง2.1) แผงโซล่าเซลล์ต่อตรงกับโหลด(เครื่องใช้ไฟฟ้า) ส่วนใหญ่จะใช้กับโหลดกระแสตรงอาทิปั๊มน้ำกระแสตรงแบบปรับความเร็วรอบได้ พบเห็นได้ทั่วไปกับระบบสูบน้ำทั่วไป ที่ผมเห็นว่าคุ้มค่าคือใช้ปั๊มน้ำโดยใช้โซล่าเซลล์ เมื่อแดดออกน้ำก็เติมในถังสูง

2. แผงโซล่าเซลล์ต่อพ่วงกับแบตเตอรี่และโหลดกระแสตรง ข้อดีของการต่อระบบแบบนี้คือเมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ เราก็ยังสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่จ่ายให้กับโหลดได้ แต่สิ่งที่ต้องระวังคือการชาร์จไฟฟ้าเข้าแบตเตอรี่มากเกินไปเพราะอาจทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็ว นอกจากนี้เวลาที่นำพลังงานไฟฟ้าที่เก็บสะสมในแบตเตอรี่ออกมาใช้ต้องระวังอย่าให้แบตเตอรี่คลายประจุมากเกินกว่าที่สเป็คของแบตเตอรี่ที่ระบุไว้เพราะอาจจะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วเช่นกัน ส่วนใหญ่การต่อระบบแบบนี้จะใช้งานกับเรือขนาดเล็กกระท่อมขนาดเล็ก และใช้กับระบบแสงสว่างเท่านั้น

3. แผงโซล่าเซลล์ที่มีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุให้กับแบตเตอรี่ (Charge Controller) ซึ่งจ่ายไฟให้กับโหลดกระแสตรง ข้อดีของการมีเครื่องควบคุมการชาร์จประจุ Charge Controller คือสามารถควบคุมการไหลของประจุไฟเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่ได้และจะหยุดการชาร์จเมื่อไฟที่เก็บในแบตเตอรี่มีแรงดันเกินกว่าที่ตั้งค่ากำหนดไว้ จึงทำให้แบตเตอรี่มีอายุที่ยาวนานมากขึ้น การต่อแบบระบบนี้เป็นที่นิยมกันทั่วไป ใช้กับบ้านพักอาศัยที่ห่างไกลผู้ผลิตไฟฟ้า ทำให้สามารถผลิตไฟฟ้าใช้ได้เอง รวมทั้งอาจจะไปประยุกต์ใช้กับในพื้นที่ที่ไม่ต้องการลากสายไฟฟ้าไปเพราะมีต้นทุนเรื่องสายไฟฟ้าที่มีราคาสูงได้อีกด้วย

4. แผงโซล่าเซลล์ต่อกับเครื่องควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ โดยที่มีตัวอินเวอร์เตอร์แปลงจาก ไฟกระแสตรงเป็นไฟกระแสสลับเพื่อจ่ายให้กับโหลดที่ใช้กับกระแสสลับได้ โดยไฟกระแส ตรงที่ออกจากแบตเตอรี่ก็ยังสามารถจ่ายให้กับโหลดกระแสตรงได้อีกด้วย ระบบแบบนี้มีข้อดี คือมีความยืดหยุ่นในการหาเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้งานเพราะโดยทั่วไปแล้วเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับ ยกตัวอย่างอาจจะใช้พัดลมกับไฟกระแสสลับที่แปลงจากอินเวอร์เตอร์ และใข้ระบบไฟส่องสว่างกับไฟกระแสตรงก็ได้