Solar cell -ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชมงคล

Link : http://www.rmutphysics.com/charud/virtualexperiment/virtual2/solar-cell/index.html

" เซลล์แสงอาทิตย์ " (Solar cell ) เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์(หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง)
ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงและไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง(Direct Cuurent)จัดว่าเป็นแหล่งพลังงานทดแทน
ชนิดหนึ่ง(RenewableEnergy)สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆขณะใช้งาน

เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด

พลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกเรามีค่ามหาศาลบนพื้นที่1ตารางเมตรเราจะได้พลังงานประมาณ1,000วัตต์หรือ
เฉลี่ย4-5กิโลวัตต์/ชั่วโมง/ตารางเมตร/วันซึ่งมีความหมายว่าในวันหนึ่งๆบนพื้นที่เพียง1ตารางเมตรนั้นเราได้รับพลังงานแสง
อาทิตย์ 1กิโลวัตต์เป็นเวลานานถึง4-5ชั่วโมงนั่นเองถ้าเซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานร้อยละ15ก็แสดง
ว่าเซลล์แสงอาทิตย์จะมีพื้นที่ 1ตารางเมตรจะสามาถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้150วัตต์หรือเฉลี่ย600-750วัตต์/ชั่วโมง/
ตารางเมตร/วัน
ในเชิงเปรียบเทียบในวันหนึ่งๆประเทศไทยเรามีความต้องการพลังงานไฟฟ้าประมาณ250ล้านกิโลวัตต์/ชั่วโมง/วันดังนั้นถ้า เรามีพื้นที่ประมาณ1,500ตารางกิโลเมตร(ร้อยละ0.3ของประเทศไทยเราก็สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้
เพียงพอกับความต้องการทั้งประเทศ

 

หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

-โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้กันมากที่สุดได้แก่รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำซึ่งวัสดุสารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและ
มีมากที่สุดบนพื้นโลกได้แก่ซิลิกอนซึ่งถลุงได้จากควอตไซต์ หรือทรายและผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ตลอดจนการทำให้เป็น
ผลึก
- เซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผ่นอาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลม (เส้นผ่นศูนย์กลาง5นิ้ว)หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส (ด้านละ 5 นิ้ว ) มีควมหนา
200 - 400ไมครอน ( ประมาณ 0.2 – 0.4 มิลลิเมตร ) และต้องนำมาผ่านกระบอนการแพร่ซึมสารเจือปนในเตาอุณหภูมิสูง
( ประมาณ1000C )เพื่อสร้างรอยต่อ P-N ขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นผิวสัมผัสโลหะเต็มหน้าส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมี
ลักษณะเป็นลายเส้นคล้ายก้างปลา
-เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบกับเซลล์แสงอาทิตย์จะเกิดการสรางพาหะนำไฟฟ้าประจุลบ และประจุบวก ขึ้นซึ่งได้แก่อิเล็กตรอน
และโฮลโครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนให้ไหลไปที่ขั้วลบ
และทำให้พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปที่ขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้นที่ขั้วทั้งสองเมื่อเราต่อ
เซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องใช้ไฟฟ้า( เช่นหลอดแสงสว่าง มอเตอร์ เป็นต้น)ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร

- เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง5นิ้วจะให้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรประมาณ3แอมแปร์และให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดประ
มาณ 0.5 โวลต์ถ้าต้องการให้ได้กระแสไฟฟ้ามากๆก็ทำได้โดยการนำเซลล์มาต่อขนานกันหรือถ้าต้องการให้ได้รแรงดันสูงๆ
ก็นำเซลล์มาต่ออนุกรมกันเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขายในท้องตลาดจะถูออกแบบให้อยู่ในกรอบอลูมินั่มสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเรียกว่า แผง หรือ โมดูล

-เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นชนิดกระแสตรง ดังนั้นถ้าผู้ใช้ต้องการนำไปจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ ไฟฟ้ากระแสสลับต้องต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์ ( Inverter) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าจากกระแสตรงให้เป็นกระแส
สลับก่อน

Solar inverter

-ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงในเวลากลางวันเช่นหลอดแสงสว่างกระแสตรงสามารถต่อเซลล์แสงอาทิตย์กับ
เครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงได้โดยตรง

-ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในเวลากลางวันเช่นตู้เย็นเครื่องปรับอากาศในระบบจะต้องมีอินเวอร์เตอร์ด้วย
-ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนด้วยจะต้องมีแบตเตอรี่เข้ามาใช้ในระบบด้วย
กล่องควบคุมการประจุไฟฟ้าทำหน้าที่
1.เลือกว่าจะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอินเวอร์เตอร์หรือส่งไปยังแบตเตอรี่หรือ
2.ตัดเซลล์แสงอาทิตย์ออกจากระบบและต่อแบตเตอรี่ตรงไป ยังอินเวอร์เตอร์

-อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าตรงเป็นกระแสไฟฟ้าสลับในการแปลงดังกล่าวจะเกิดการสูญเสียขึ้นเสมอโดยทั่ว
ไปประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์มีค่าประมาณร้อยละ 85-90 หมายความว่าถ้าต้องการใช้ไฟฟ้า 85-90 วัตต์เราควรเลือกใช้อิน
เวอร์เตอร์100 วัตต์เป็นต้น ในการใช้งานเราควรติดตั้งอินเวอร์เตอร์ในที่ร่มอุณหภูมิไม่เกิน 40 C °ความชื้นไม่เกินร้อยละ 60
อากาศระบยได้ดี ไม่มีสัตว์เช่น หนู งู มารบกวน และมีพื้นที่ให้บำรุงรักษาได้เพียงพอ

-สถานที่ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ควรเป็นที่โล่งไม่มีเงามาบังเซลล์ไม่อยู่ใกล้สถานที่เกิดฝุ่นอาจอยู่บนพื้นดินหรือบนหลังคาบ้าน ก็ได้ควรวางแผงเซลล์ให้มีความลาดเอียงประมาณ10- 15 องศาจากระดับแนวนอนและหันหน้าไปทางทิศใต้การวางแผง
เซลล์ให้มีความลาดดังกล่าวจะช่วยให้เซลล์รับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดและช่วยระบายน้ำฝนได้รวดเร็ว

การออกแบบขนาดของระบบเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับติดตั้งบนหลังคาบ้าน

ขั้นตอนที่ 1 การกำหนดกำลังไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ควรติดตั้ง
เจ้าของบ้านควรพิจารณาว่าจะใช้เซลล์แสงอาทิตย์สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าใดบ้างเพื่อจะได้ติดตั้งเซลล์แสง
อาทิตย์ได้เพียงพอกับความต้องการและไม่ติดตั้งมากเกินความจำเป็น
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

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 จำนวนแผงของเซลล์แสงอาทิตย์คำนวณได้โดยใช้กำลังไฟฟ้าของระบบหารด้วยกำลังไฟฟ้าที่เซลล์หนึ่งแผงที่ผลิตได้เมื่อทราบ
ค่าจำนวนแผงแล้วขั้นตอนต่อไปคือจะต้องคำนวลว่าจะต้องนำเซลล์มาต่ออนุกรมหรือขนานกันอย่างไรจึงจะได้แรงดันไฟฟ้าทื่
เพียงพอต่อการใช้งานจำนวนแผงเซลล์ที่จะต้องต่ออนุกรมกันหาได้โดยการใช้ค่าแรงดัรไฟฟ้าที่ต้องการหารด้วยแรงดันเอาต์พุต
ของหนึ่งแผง
ตัวอย่างที่ 2 จากตัวอย่างที่หนึ่งทราบว่าจะต้องติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์เท่ากับ 2.9 kW และแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ต้องป้อนให้
อินเวอร์เตอร์คือ 200 v ถามว่าจะต้องใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์กี่แผงและจะต้องต่อเรียงกันอย่างไร โดยสมมุติว่า แผงเซลล์แสง
อาทิตย์มีสเปกดังนี้ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 50 วัตต์ (W) แรงดันไฟฟ้าสู.สุด 17 โวลต์ (V) กระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 2.94 แอมแปร์ (A) แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด 21.3 โวลต์ (V) และกระแสไฟฟ้าลัดวงจร 3.15 แอมแปร์ (A)

วิธีพิจารณาประมาณการเริ่มแรกของจำนวนของแผงเซลล์ที่ต้องติดตั้งทั้งหมด = 2,900 (W) / 50 (W) = 58 แผง
จำนวนของแผงเซลล์ที่ต่ออนรม = 200(V)/ 17(V) =12แผง(ปัดเศษขึ้น)
จำนวนแผงที่ต้องต่อขนาน = 58 / 12 = 5 แถว (ปัดเศษขึ้น)
ดังนั้นกรณีบ้านหลังนี้จะใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด = 12 x 5 = 60 แผง โดยต่ออนุกรมแถวละ 12 แผงและต่อขนาน
จำนวน5 แถว

การบำรุงรักษาแผงเซลล์แสงอาทิตย์และอายุการใช้งาน
- อายุการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่ไปยาวนานกว่า20ปีการบำรุงรักษาก็ง่ายเพียงแต่คอยดูแลว่ามีสิ่งสกปรกตกค้างบนแผง
เซลล์หรือไม่เช่นฝุ่นมูลนกใบไม้ถ้าพบว่ามีสิ่งสกปรกก็ใช้น้ำทำความสะอาดปีละ1–2ครั้งก็เพียงพอห้ามใช้น้ำยาพิเศษล้างหรือใช้
กระดาษทรายขัดผิวกระจกโดยเด็ดขาด เมื่อเวลาฝนตก น้ำฝนจะช่วยชำละล้างแผงเซลล์ได้ตามธรรมชาติ
- สำหรับในระบบที่มีการใช้แบตเตอรี่ชนิดใช้น้ำกลั่น (Lead Acid) ห้ามใช้ไฟฟ้าจนแบตเตอรี่หมดแต่ควรใช้ไฟฟ้าเพียงร้อยละ 30 – 40 และเริ่ประจุไฟฟ้าใหม่ให้เต็มก่อนการใช้ครั้งต่อไปและต้องคอยหมั่นเติมน้ำกลั่นและเช็ดทำความสะอาดขั้วของ
แบตเตอรี่
- ในกรณีที่มีการใช้อินเวอร์เตอร์ควรสังเกตว่ามีเสียงดังผิดปกติหรือเกิดความร้อนผิดปกติหรือไม่ถ้าพบความผิดปกติให้รีบตัด
ระบบไฟฟ้าออกจากอินเวอร์เตอร์และติดต่อบริษัทผู้ขาย เพื่อให้ตรวจหาสาเหตุและแก้ไขให้ใช้งานได้ต่อไป

เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทต่างๆ

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 -เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแปล่งพลังงานทดแทนซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง)ให้เป็นพลังงาน ไฟฟ้าโดยตรงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สะอาดและไม่สร้างมลภาวะขณะใช้งานไม่ทำลายสภาพแวดล้อมเพียง แต่ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ไว้กลางแดดก็สามารถใช้งานได้ทันทีเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานได้โดยไม่สร้างเสียงรบกวนหรือการเคลื่อน ไหวเนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้นจึงเป็นการประหยัดน้ำมันและอนุรักษ์ พลังงานและสามารถผลติกระแสไฟฟ้าได้จากแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นพลังงานทีทมนุษย์ได้มาฟรีและมีไม่สิ้นสุดอายุการใช้งานของ เซลล์แสงอาทิตย์ยาวนานกว่า 20 ปี ดังนั้นเมื่อลงทุนติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ในครั้งแรก ก็แทบจะไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีกต่อไป - การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ไม่มีความสลับซับซ้อนและไม่มีอันตราย ประชาชนทั่วไปสามารถหาซื้อและติดตั้งเพื่อใช้งานในครัว เรือนด้วยตนเอง การใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์แบบง่ายๆอาจเริ่มจากการซื้ออุปกรณ์ชุดเซลล์แสงอาทิตย์สำเร็จรูปมาใช้งานเพื่อให้ เกิดการคุ้นเคย เช่น ไฟส่องสนามพลังงานแสงอาทิตย์ ไฟส่องโรงจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์ ชุดหลอดฟลูออเรสเซนต์พลังงาน แสงอาทิตย์ สำหรับการออกแบบระบบใหญ่ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้าน ควรปรึกษาผู้เชี่ยวชาญ ตัวอย่างการใช้งานเซลล์แสงอาทิตย์ในด้านต่างๆ

		ทางทะเล แสงไฟประภาคาร แสงไฟของทุ่นลอยน้ำ
		ทางบก ไฟสัญญาณข้างถนนไฟสัญญาณพื้นถนนไฟสัญญาณให้รถไฟ โคมไฟบนทางด่วน โทรศัพท์ฉุกเฉินบนทางด่วน กล้องวิดีโอข้างถนน พัดลมระบายอากาศที่หน้าต่าง / หลังคารถยนต์
		ทางอากาศ ดวงไฟสิ่งกีดขวางในที่สูง ดวงไฟนำร่องขึ้นลง
		สถานีถ่ายทอดวิทยุโทรทัศน์บนภูเขาสูง เครื่องวัดพยากรณ์อากาศ กล้องตรวจความปลอดภัยที่เขื่อน โทรศัพท์มือถือ โทรศัพท์ทหาร
		ท่อน้ำมัน ท่อก๊าซ สะพานเหล็ก เขื่อนกั้นคลื่น แสงไฟท่อก๊าซ
		โคมไฟถนน โคมไฟสนามหญ้า โคมไฟประตูรั้ว โคมไฟป้ายรถเมล์ โคมไฟตู้โทรศัพท์ โคมไฟป้ายประกาศ โคมไฟป้ายลี้ภัย โคมไฟหอนาฬิกา หอนาฬิกา เครื่องขยายเสียง ปั๊มสูบน้ำ ประตูรั้วไฟฟ้า ประตูบ้านไฟฟ้า โคมไฟติดผนังอาคารเสริมงานสถาปัตยกรรม โคมไฟติดตั้งที่หลังคาสระว่ายน้ำ โคมไฟติดตั้งที่หลังคาสนามกีฬา
	การอวกาศ การปศุสัตร์	ดาวเทียม สถานีอวกาศ ยานอวกาศเดินทางไกล
		รั้วไฟฟ้าป้องกันสัตว์หนี ปั๊มน้ำดื่มน้ำใช้ แสงไฟจับกบจับแมลงต่างๆ
		เครื่องกระตุ้นการแพร่พันธุ์สัตว์น้ำในทะเลด้วยเสียงและแสงไฟ โคมไฟล่อปลาในทะเล โคมไฟหาปลาในทะเล ห้องเย็นเก็บสัตว์ทะเล เป่าลมลงบ่อเลี้ยงสัตว์น้ำเพื่อกระตุ้นการแพร่พันธุ์
การเกษตรกรรม		ปั๊มสูบน้ำ แสงไฟกรีดยางพารา บ้านชาวสวนยาง หุ่นไล่การ้องไล่นก ห้องอบ / เป่าพืชให้แห้ง เครื่องนวดข้าวกลางทุ่งนา การชลประทาน ระบบฉีดพ่นน้ำ
การวัดและรักษาสภาพแวดล้อม		เครื่องวัดอุณหภูมิน้ำทะเล เครื่องวัดความเค็มน้ำทะเล เครื่องวัดความเร็วน้ำทะเล เครื่องวัดความสูงคลื่นทะเล เครื่องวัดฝุ่นในอากาศ เครื่องวัดระดับเสียง / ควัน เครื่องวัดละอองเกสรดอกไม้ (ป้องกันโรคภูมิแพ้) เป่าลมลงบ่อน้ำ / คลอง
การแพทย์		ตู้เย็นเก็บยาและวัคซีน โคมไฟสถานีอนามัย วิทยุสื่อสาร
		เรือมอเตอร์ โคมไฟแคมป์ วิทยุสื่อสาร โทรทัศน์ โคมไฟบ้านพักตากอากาศ เครื่องบิน เครื่องร่อน รถยนต์ไฟฟ้า ของเล่นไฟฟ้า รถไฟฟ้าสนามกอล์ฟ หมวกติดพัดลม
		ต่อเข้าระบบการไฟฟ้าฯ หมู่บ้านห่างไกล โรงเรียนห่างไกล สถานีอนามัยห่างไกล
ภายในอาคาร		เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ ของเล่น ประตู-หน้าต่างผลิตไฟฟ้าได้ พัดลมระบายอากาศที่หน้าต่าง
ติดตั้งบนหลังคาบ้าน		จ่ายไฟฟ้าให้บ้าน หลอดแสงสว่าง ตู้เย็น โทรทัศน์ เครื่องปรับอากาศ

แนวโน้มในด้านราคาของเซลล์แสงอาทิตย์

ราคาต้นทุนค่าไฟฟ้าเฉลี่ยของประเทศ มีราคาประมาณ 1.05 บาท/หน่วย ในขณะที่ราคาต้นทุนค่าไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้าของ กฟผ. ที่ใช้ดีเซลเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งตั้งอยู่ในจังหวัดแม่ฮ่องสอน นั้น มีราคาประมาณ 9.8 บาท/หน่วย เนื่องจากเป็นระบบการผลิต และ จ่ายกระแสไฟฟ้า เพื่อสนองตอบต่อความต้องการใช้ ของประชาชนในพื้นที่ห่างไกล ที่ไม่คุ้มกับการใช้สายส่ง จึงมี ค่าการลงทุน ค่อนข้างสูง ดังนั้นหากนำมูลค่าการลงทุน ก่อสร้าง โรงไฟฟ้า พลังดีเซล เปรียบเทียบกับราคาต้นทุนไฟฟ้า ที่ผลิตจาก เซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งมีราคาประมาณ 8 บาท/หน่วย แล้ว จะเห็นได้ว่า ราคาต้นทุนการผลิตมีค่าใกล้เคียงกันมาก ทั้งนี้ ยังไม่รวมถึง ค่าใช้จ่าย ในการลงทุนที่ กฟผ. จะต้องใช้ในการจัดการกับมลภาวะ ที่เกิดจากกระบวนการผลิตไฟฟ้า ด้วยดีเซลราคาต้นทุน ของการผลิตไฟฟ้า ที่ใช้พลังงานจาก ฟอสซิล นั้น มีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นด้วยปัจจัยต่างๆ ตามภาวการณ์ทางเศรษฐกิจ ที่ส่งผลกระทบ ให้ราคาเชื้อเพลิงสูงขึ้น ในทางตรงข้าม ราคาต้นทุนของการผลิตไฟฟ้าด้วย พลังแสงอาทิตย์ มีปัจจัยแปรผันหลักที่ราคา เซลล์แสงอาทิตย์
ซึ่งเมื่อพิจารณาจากราคาตลาดของ เซลล์แสงอาทิตย์ โดยเฉลี่ยแล้ว จะเห็นว่ามีแนวโน้มที่จะลดราคาลงอย่างรวดเร็ว กล่าวคือ จากราคา ต้นทุนการผลิตเมื่อปี พ.ศ. 2533 เซลล์แสงอาทิตย์ มีราคา 4.5-5 US$/Wp ปัจจุบันมีราคาทุนอยู่ที่ระดับ 3-3.5 US$/Wp ซึ่งคาดว่าภายใน 10 ปี ข้างหน้า ราคาต้นทุนจะลดลงเหลือเพียง 1.50-2 US$/Wp ด้วยสมมติฐานดังนี้

1.ราคาค่าเชื้อเพลิงที่ได้จากฟอสซิลจะสูงขึ้น และ กระแสต่อต้านการทำลายสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้ มีการใช้ พลังงานที่ผลิตได้ จาก เซลล์แสงอาทิตย์ เพิ่มปริมาณมากขึ้น เนื่องจากแสงอาทิตย์ เป็นแหล่งพลังงานที่เสถียร และ กระบวนการ แปรรูป เป็นพลังงานไฟฟ้าที่ไร้มลภาวะจึงพยากรณ์ได้ว่า จากปัจจุบันที่ทั่วโลกมีการใช้พลังงานเซลล์แสงอาทิตย์ประมาณ 760 MW จะมีอัตราการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ เพิ่มขึ้นในอัตราร้อยละ 20 ต่อปี ทั้งนี้ภายใต้เงื่อนไขที่ภาวการณ์ ดังกล่าว หากรัฐมีนโยบายที่จะให้การส่งเสริม และสนับสนุนการใช้ พลังงานหมุนเวียน ในแต่ละประเทศแล้ว คาดว่าในปี พ.ศ. 2553 โลกจะมีปริมาณการใช้เซลล์แสงอาทิตย์สูงถึง 4,000 MW/ปี หรือในทางภาวะการณ์ที่ตรงข้าม หากราคาเชื้อเพลิงที่ได้จากฟอสซิลมีราคาต่ำลง แม้จะไม่มีสนับสนุนการใช้พลังงานหมุนเวียน จากภาครัฐของประเทศต่างๆ ก็ตาม ปริมาณการใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ ของโลกก็จะอยู่ในระดับ 600 MW/ปี จำนวน ความต้องการที่เพิ่มขึ้นนี้เอง ที่ทำให้ต้นทุนการผลิต เซลแสงอาทิตย์ มีราคาลดลง

2.การพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีของเซลล์แสงอาทิตย์ ที่เริ่มมีการพัฒนาจากเทคโนโลยีแบบผลึก (Crystalline) ซึ่งมีประสิทธิภาพ = 16% มาเป็นเทคโนโลยีแบบ Thin Film ซึ่งมีประสิทธิภาพ = 10% โดยปัจจุบันเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Thin Film อยู่ในระหว่างการทดสอบเทคโนโลยี เพื่อพัฒนาประสิทธิภาพให้สูงกว่า 16% รวมถึงความพยายามพัฒนา กระบวนการ ผลิต เซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อที่จะลดราคาต้นทุนการผลิตลง

หมายเหตุ: solar cell มีขายแถวบ้านหม้อ เซลละ 1.2 v ประมาณ 10-30 mA ขายเซลละ 10 บาท

การใช้เซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศไทย

ประเทศไทยได้เริ่มมีการใช้งานจากเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อปี พ.ศ. 2519 โดยหน่วยงานกระทรวงสาธารณสุข และมูลนิธิแพทย์อาสาฯ มีจำนวนประมาณ 300 แผง แต่ละแผงมีขนาด 15/30 วัตต์ และนับเป็นครั้งแรกที่ได้มีนโยบายและแผน ระดับชาติด้าน เซลล์แสงอาทิตย์ บรรจุลงใน แผนพัฒนาฯ ฉบับที่ 4 (พ.ศ. 2520-2524) การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ได้ติดตั้ง ใช้งาน อย่าง จริงจัง ในปลายปีของ แผนพัฒนาฯ ฉบับที่ 6 (พ.ศ. 2530-2534) โดยมี กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน กรมโยธาธิการ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย ที่เป็นหน่วยงานหลัก ในการนำเซลล์แสงอาทิตย์ใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้า เพื่อใช้งานในด้านแสงสว่าง ระบบโทรคมนาคม และเครื่องสูบน้ำ

ข้อมูลของการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อใช้งานในประเทศไทย จนถึงปี พ.ศ. 2540 มีหน่วยงานต่างๆ ได้ติดตั้ง เซลล์ ขึ้นสาธิตใช้งานในลักษณะต่างๆ รวมกันแล้วประมาณ 3,734 กิโลวัตต์ ลักษณะการใช้งาน จะเป็นการติดตั้งใช้งานใน พื้นที่ที่ห่างไกล เป็นสถานีเติม ประจุแบตเตอรี 39% ระบบสื่อสารหรือสถานีทวนสัญญาณ ของ องค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทย 28% ระบบสูบน้ำด้วย พลังงานแสงอาทิตย์ 22% ระบบไฟฟ้าหมู่บ้านที่ห่างไกล 5% และ สัดส่วนที่เหลือจะติดตั้งใน โรงเรียนประถมศึกษา สาธารณสุข และ ไฟสัญญาณไฟกระพริบ

การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ได้ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์ มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2521 เพื่อใช้งานในกิจการต่างๆ ของ กฟผ. ปัจจุบันติดตั้งใช้งานไปแล้ว ประมาณ 70 กิโลวัตต์ โดย กฟผ. ได้ทำการสาธิตการผลิตไฟฟ้า โดยใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ ร่วมกับพลังงานชนิดอื่นๆ เช่น พลังน้ำ พลังงานลม แล้วส่งพลังงานที่ผลิตได้เข้าระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าภูมิภาคต่อไป กฟผ. ยังได้สาธิตการผลิตไฟฟ้า จากเซลล์แสงอาทิตย์ โดยไม่ใช้แบตเตอรี่ในระบบ บ้านแสงอาทิตย์ เป็นหลังแรกของประเทศไทย ตั้งอยู่ในบริเวณ สถานีพลังงาน แสงอาทิตย์สันกำแพง หมู่บ้านสหกรณ์ 2 อ. สันกำแพง จ.เชียงใหม่ โดยทำการติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์จำนวน 44 แผง รวมกำลังการผลิต 2.5 กิโลวัตต์

บทส่งท้าย

แสงอาทิตย์เป็นพลังงานแห่งจักรวาล ต้นกำเนิดของพลวัตต่างๆ ที่ขับเคลื่อนโลกของเรา และป็นแหล่งพลังงานที่หล่อเลี้ยงทุกสรรพชีวิต บนดาวเคราะห์สีน้ำเงินใบนี้ น่าเสียดายที่เรายังไม่ได้ใช้ความพยายามอย่างเพียงพอ ที่จะประยุกต์ใช้ขุมพลังงานอันบริสุทธิ์ และยิ่งใหญ่นี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด
แต่กลับเผาผลาญเชื้อเพลิงจากฟอสซิล 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 ยื่นขอรับทุนจากกองทุนเพื่อส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน2. เอกสารเผยแพร่ ชุด สาระน่ารู้เกี่ยวกับการอนุรักษ์พลังงาน "เซลล์แสงอาทิตย์" ของสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ
3. การศึกษาแนวทางและหลักเกณฑ์ในการกำหนดนโยบายในการให้การสนับสนุนการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ของศูนย์วิจัยและฝึกอบรมพลังงานแสงอาทิตย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร เสนอต่อสำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาติ
4. เอกสารเผยแพร่กรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน "พลังงานจากแสงอาทิตย์"
5. สำนักงานคณะกรรมการนโยบายพลังงานแห่งชาต วารสารนโยบายพลังงาน ฉบับที่ 41 เดือนกรกฎาคม-กันยายน 2541