เปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าด้วย Photovoltaic (PV)
Photovoltaic (PV) คืออะไร? มีความเกี่ยวข้องอย่างไรกับเทรนด์พลังงานแสงอาทิตย์ที่กำลังมาแรง! ในปัจจุบัน เราพบเห็นแผงโซลาร์เซลล์ตามสถานที่ต่างๆ มากขึ้น แต่รู้หรือไม่ว่าแผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไรก่อนจะผลิตเป็นกระแสไฟฟ้า
บทความนี้ PTT ExpresSo จะพาไปทำความรู้จัก Photovoltaic (PV) ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในแผงโซลาร์เซลล์ที่ช่วยเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า พร้อมประเด็นน่าสนใจต่างๆ ที่คุณควรรู้
Photovoltaic (PV) คืออะไร?
Photovoltaic (PV) หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ คือ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อสัมผัสกับโฟตอน (Photons) หรืออนุภาคของแสง ซึ่งกระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่า Photovoltaic Effect ถูกค้นพบในปี 1839 โดย Edmond Becquerel นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส โดยรากศัพท์ของคำว่า Photovoltaic มีที่มาจากคำในภาษากรีก ได้แก่ ‘Photo’ หรือ ‘Phos’ ที่แปลว่า แสง และ ‘Volt’ ที่แปลว่าไฟฟ้า
ในปี 1960 Photovoltaic ได้มีการประยุกต์ใช้จริงกับเทคโนโลยีดาวเทียมเป็นครั้งแรก และช่วงปลายทศวรรษ 1980 ได้มีการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ที่ประกอบด้วย Photovoltaic สำหรับติดตั้งตามหลังคาอาคารบ้านเรือน จนกระทั่งเข้าสู่ช่วงต้นศตวรรษที่ 21 กำลังการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์เริ่มมีการเติบโตอย่างต่อเนื่องจนนำไปสู่การใช้ Photovoltaic เป็นส่วนประกอบในการสร้างโซลาร์ฟาร์มขนาดใหญ่
ประเภทของ Photovoltaic
Photovoltaic เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้เรามีตัวเลือกในการใช้งานที่หลากหลาย โดยทั่วไป Photovoltaic ที่นำมาใช้ประกอบเป็นแผงโซลาร์เซลล์แบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ Monocrystalline, Polycrystalline และ Thin-Film
1. Monocrystalline
Photovoltaic ประเภทนี้ทำจากซิลิกอนผลึกเดี่ยว เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความบริสุทธิ์ที่สุดและมีลักษณะมืดสนิท นอกจากนี้ ซิลิกอนยิ่งมีความบริสุทธิ์สูงเท่าไรยิ่งช่วยให้มีที่ว่างมากขึ้นสำหรับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ทำให้แผงโซลาร์เซลล์นั้นมีประสิทธิภาพสูงขึ้นมากกว่า 20%
2. Polycrystalline
คุณสามารถแยก Photovoltaic ประเภท Polycrystalline ได้ไม่ยาก เนื่องจากไม่มีการตัดมุมของเซลล์แสงอาทิตย์ในแผงโซลาร์เซลล์ โดยปกติ Polycrystalline จะเป็นสีน้ำเงินและผลิตจากการหลอมซิลิกอนดิบซึ่งเป็นกระบวนการที่เร็วและถูกกว่าการผลิต Monocrystalline ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพต่ำกว่า Monocrystalline ประมาณ 15 %
3. Thin-Film
Photovoltaic ประเภท Thin-Film หรือฟิล์มบางผลิตขึ้นจากการวางฟิล์มของวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผ่นขึ้นไปลงบนพื้นผิว เช่น แก้ว พลาสติก หรือโลหะ โดยวัสดุนั้นอาจเป็นซิลิกอน แคดเมียม หรือทองแดงก็ได้ เนื่องจากเป็น Photovoltaic ที่ใช้วัสดุและขั้นตอนน้อยกว่าประเภทอื่น จึงผลิตได้ง่ายที่สุดและมีราคาถูกที่สุดด้วย
การเพิ่มประสิทธิภาพ Photovoltaic
ประสิทธิภาพของ Photovoltaic ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยทั้งภายในและภายนอก เช่น ความเข้มของแสงและความยาวคลื่นซึ่งส่งผลต่อปริมาณไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้
กลยุทธ์ที่จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของ Photovoltaic ในอนาคต อาจทำได้ด้วยการรวมสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) หลายชั้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายจุด โดยแต่ละชั้นของเซลล์สามารถมีแถบความถี่ที่ต่างกันได้ นั่นหมายความว่าเซลล์เหล่านั้นจะช่วยดูดซับสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ได้ดีกว่าเซลล์แยกส่วนแบบเดิม
อายุการใช้งานของ Photovoltaic เป็นอย่างไร?
Photovoltaic อาจใช้งานได้ยาวนานถึง 40 ปี ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น คุณภาพของแผงควบคุมและสภาพอากาศ อีกทั้งยังต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยและส่วนใหญ่มักมาพร้อมการรับประกันคุณภาพไม่ต่ำกว่า 25 ปี อย่างไรก็ตาม PV Inverter ซึ่งทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากแสงอาทิตย์ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบกริดซึ่งเป็นเครือข่ายที่สามารถเชื่อมต่อและส่งกระแสไฟฟ้าเข้ากับมิเตอร์และระบบของการไฟฟ้า อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่หลังใช้งานไปได้ประมาณ 12-15 ปี
ถึงแม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์จะมีอายุการใช้งานเฉลี่ยสูงถึง 25 ปี แต่สุดท้ายเมื่อหมดอายุการใช้งานก็จะกลายเป็นขยะเพิ่มขึ้นในโลก โดยผลการวิจัยของสำนักงานพลังงานทดแทนระหว่างประเทศ (IRENA) คาดการณ์ว่าแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้งานไม่ได้แล้วอาจสร้างปริมาณขยะสูงถึง 78 ล้านตันภายในปี 2050 นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ประเทศพัฒนาแล้วได้พยายามคิดค้นเทคโนโลยีสำหรับการรีไซเคิลแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อช่วยลดปริมาณขยะและป้องกันปัญหาสิ่งแวดล้อมที่จะเกิดขึ้นในอนาคต
สรุป
Photovoltaic เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านกระบวนการที่เรียกว่า Photovoltaic Effect ด้วยเหตุนี้ การใช้ Photovoltaic ในแผงโซลาร์เซลล์จึงเป็นทางเลือกที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานสีเขียวสำหรับใช้ภายในบ้านและอุตสาหกรรมต่างๆ พร้อมความหวังที่ว่าพลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์จะช่วยให้เราเป็นอิสระจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และสามารถจัดการกับปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันได้อย่างยั่งยืนมากขึ้น
ติดตามข่าวสารและคอนเทนต์ดีๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยี ธุรกิจ และสิ่งแวดล้อมที่คุณไม่ควรพลาด
ได้ที่ Facebook PTT ExpresSo
