เซลล์แสงอาทิตย์

      เซลล์แสงอาทิตย์บางคนเรียก โซลาร์เซลล์ เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้านำมาใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง  การใช้พลังงานแสงอาทิตย์แทนที่จะใช้เชื้อเพลิงอื่นใดดีตรงที่แสงอาทิตย์เป็นสิ่งไม่ต้องซื้อ มีมากและไม่มีวันหมดสิ้นอาจใช้ได้นานเป็นล้านปี  นอกจากนั้นยังไม่ทำให้เกิดของเสีย เช่น เถ้าถ่านหรือก๊าซพิษ ดังเช่นเชื้อเพลิงพวกน้ำมัน ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติซึ่งหายากขึ้นทุกทีและอาจหมดไปได้ในเวลาไม่กี่สิบปี 

      เซลล์แสงอาทิตย์มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ติดตั้ง และเคลื่อนย้ายได้ง่าย แต่ให้พลังงานไฟฟ้าน้อยจึงต้องใช้หลาย ๆ เซลล์ต่อกัน เช่น ใช้ ๓๐-๕๐ เซลล์ เพื่อให้เกิดไฟฟ้ามากพอที่จะใช้ประโยชน์ได้ ดาวเทียมทุกดวงใช้เซลล์แสงอาทิตย์  สำหรับผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้กับเครื่องมือเครื่องวัดต่าง ๆ ในประเทศไทยใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กตามหมู่บ้านห่างไกลซึ่งไม่มีโรงไฟฟ้าและสายไฟฟ้าเข้าไปถึง

      เซลล์แสงอาทิตย์ คือ อุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์  ได้มีผู้คิดประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นเมื่อประมาณสี่สิบปีมาแล้วโดยใช้แผ่นซิลิคอนบาง ( ความหนาเพียง ๑/๓ มิลลิเมตร ) ซิลิคอนเป็นธาตุที่ถลุงจากหินและทราย  เมื่อได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงก็จะให้ไฟฟ้ากระแสตรงออกมาเช่นเดียวกับถ่านไฟฉายหรือแบตเตอรี่ไฟฟ้า  กำลังไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์มีไม่มากนัก ( แรงดันไฟฟ้าประมาณ ๐.๖ โวลต์ และกระแสไฟฟ้าประมาณ ๓๐ มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ) ดังนั้นในการใช้จึงต้องนำเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนหลาย ๆ เซลล์มาต่อกันให้เป็นแผงซึ่งจะทำให้มีกำลังไฟฟ้ามากเพียงพอสำหรับใช้กับเครื่องมือเครื่องวัดต่าง ๆ ได้  เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์มีน้ำหนักเบาและไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอื่นใดในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจึงเหมาะมากสำหรับใช้กับดาวเทียมและยานอวกาศต่าง ๆ  ปัจจุบันดาวเทียมทุกดวงยังคงใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อการนี้อยู่แม้เซลล์แสงอาทิตย์จะมีราคาแพงแต่ก็มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าในหมู่บ้านห่างไกลในประเทศไทยด้วย 

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดต่าง ๆ

      อาจแบ่งเซลล์แสงอาทิตย์ออกเป็นสามชนิดตามวัสดุที่ใช้ผลิต คือ ชนิดฝึกซิลิคอน ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน และชนิดที่ใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำอื่น ๆ
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอน

      ประดิษฐ์ขึ้นจากผลึกซิลิคอนลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางเฉียบมีอายุใช้งานประมาณ ๒๕ ปี  

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน

      ลักษณะเป็นฟิล์มบาง ๆ น้ำหนักเบามาก อายุใช้งานประมาณ ๓-๕ ปี ราคาถูก ใช้มากในนาฬิกาข้อมือ เครื่องคิดเลข และอื่น ๆ  

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำอื่นๆ

      เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ มีประสิทธิภาพสูงสามารถทนต่อการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ในอวกาศได้ดี อายุใช้งานประมาณ ๒๕ ปี หรือกว่านั้น ราคาแพงกว่าชนิดผลึกซิลิคอนถึง ๕๐ เท่า ใช้ในดาวเทียมและยานอวกาศ

ขั้นตอนการผลิต 

      เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนมีขั้นตอนในการผลิต ดังนี้ 
ขั้นที่หนึ่ง ปลูกผลึกซิลิคอนโดยนำซิลิคอนที่ถลุงแล้วมาหลอมละลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ ๑๔๐๐ องศาเซลเซียส แล้วทำเป็นแท่งผลึกโดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้า ๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนซึ่งเป็นของแข็งนำมาตัดเป็นแว่น ๆ 
ขั้นที่สอง เมื่อได้แว่นผลึกซิลิคอนแล้วนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนชนิดต่าง ๆ ภายในเตาแพร่ซึมที่อุณหภูมิประมาณ ๙๐๐-๑๐๐๐ องศาเซลเซียส แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่น
ขั้นที่สาม ทำขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ

      เซลล์แสงอาทิตย์ที่สร้างเสร็จเรียบร้อยแล้วต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียมและวัดหาลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าก่อนนำไปใช้  การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน และชนิดแกลเลียมอาร์เซไนด์  มีวิธีการที่แตกต่างไปจากการผลิตชนิดผลึกซิลิคอนที่กล่าวข้างต้น

การนำไปใช้ 

      เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนให้แรงดันไฟฟ้าน้อย คือ ประมาณ ๐.๖ โวลต์ต่อเซลล์ ในการนำไปใช้ประโยชน์ต้องใช้หลาย ๆ เซลล์ต่อกันอย่างอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้ามากพอสำหรับการทำงานแต่ละอย่างไป  เซลล์แสงอาทิตย์ที่เรามองเห็นจึงมีลักษณะเป็นแผงขนาดกว้างใหญ่ไม่เท่ากันและอาจเป็นแผงเดียวหรือหลายแผงก็ได้ กระแสไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตขึ้นเป็นไฟฟ้ากระแสตรง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ไฟฟ้าหรือถ่านไฟฟ้าจึงใช้ได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดที่ใช้กับไฟกระแสตรงเท่านั้นถ้าจะใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับต้องใช้เครื่องอินเวอร์เตอร์เปลี่ยนให้เป็นกระแสไฟสลับก่อน  เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้เฉพาะเมื่อมีแสงอาทิตย์เท่านั้นเวลากลางคืนผลิตกระแสไฟฟ้าไม่ได้  การที่จะทำให้มีไฟฟ้าใช้ได้ตลอดวันทำได้โดยการเก็บพลังไฟฟ้าที่เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไว้ในแบตเตอรี่ไฟฟ้า

การใช้ประโยชน์ในประเทศไทย

      เซลล์แสงอาทิตย์มีประโยชน์มากในชนบทห่างไกลซึ่งไฟฟ้าจากสายยังส่งเข้าไปไม่ถึง  ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์สามารถใช้ในการสูบน้ำ  ใช้อัดไฟแบตเตอรี่ประจำหมู่บ้านเพื่อให้แสงสว่าง     ฟังวิทยุ และดูโทรทัศน์  ใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กของหน่วยแพทย์เคลื่อนที่หรือหน่วยอนามัยสำหรับใช้กับเครื่องเวชภัณฑ์ต่าง ๆ ใช้เป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนที่ได้สำหรับอุปกรณ์สื่อสาร เช่น วิทยุสนามและยังใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้อีกมาก