รู้จักโซล่าเซลล์...กันรึยัง?

5 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

รู้จักโซล่าเซลล์...กันรึยัง?

รอยต่อ PN ของโซล่าเซลล์

โครงสร้างของโซล่าเซลล์

สารกึ่งตัวนำที่ถูกนำมาผลิตโซล่าเซลล์หรือเซลล์แสงอาทิตย์คือ ซิลิคอน (Silicon)ซึ่งมีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก ในขั้นแรกจะนำซิลิคอนมาถลุง และนำไปผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ และทำให้เป็นผลึก จากนั้นก็จะนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น(P-N) โดยจะเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น(N-type) เพราะฟอสฟอรัสมีคุณสมบัติที่นำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี(P-type) เพราะโบรอนสามารถนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก เพราะฉะนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดPและชนิดNมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อPNขึ้น

โครงสร้างของโซล่าเซลล์หรือเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน มีรูปร่างอยู่หลายแบบ เช่น แบบแผ่นวงกลม หรือแผ่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส โซล่าเซลล์จะมีความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ด้านผิวฝั่งที่รับแสงอาทิตย์จะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีรูปลักษณะคล้ายก้างปลาเพราะจะมีพื้นที่รับแสงมากกว่า ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังจะเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

โซล่าเซลล์นั้นมีความแตกต่างกันอยู่ สามารถแบ่งแยกออกเป็น 4 แบบ ดังนี้

1. โซล่าเซลล์ชนิดผลึกเดี่ยว (Mono Crystalline Silicon Solar Cell)

โซล่าเซลล์ชนิดนี้มีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมาก ซิลิกอนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในโลกชนิดหนึ่ง สามารถถลุงได้จากหินและทราย เรามักจะนิยมใช้ธาตุซิลิกอนในงานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ใช้ทำทรานซิสเตอร์และไอซีและเซลล์แสงอาทิตย์เทคโนโลยี c-Si ได้รับความนิยมและใช้งานกันอย่างแพร่หลาย นิยมใช้งานในพื้นที่เฉพาะได้แก่ ในชนบทที่ไม่มีไฟฟ้าเข้าถึงเป็นหลัก

2. โซล่าเซลล์ชนิดผลึกรวม(Polycrystalline Silicon Solar Cell)

โซล่าเซลล์ชนิดนี้มีลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมากเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกโพลีได้ถูกพัฒนาขึ้น เพื่อแก้ปัญหาต้นทุนสูงของแบบผลึกเดี่ยวซิลิคอนแบบผลึกโพลีหรือโพลีซิลิคอน ก็คือก้อนซิลิคอนที่เกิดจากการรวมตัวกันของชิ้นเล็กๆของผลึกเดี่ยวของซิลิคอน

3. โซล่าเซลล์ที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous Silicon Solar Cell)

โซล่าเซลล์ชนิดนี้ลักษณะเป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน(0.0005 มม.) จะมีน้ำหนักเบามาก และมีประสิทธิภาพเพียง 5-10 เปอร์เซ็น เป็นเทคโนโลยีที่นำธาตุซิลิกอนมาใช้เช่นกัน แต่จะไม่เป็นผลึก เพราะผลของสารอะมอร์ฟัสจะทำให้เกิดเป็นฟิล์มบางของซิลิกอน ซึ่งมีความบางประมาณ 300 นาโนเมตร ทำให้ไม่สิ้นเปลืองเนื้อวัสดุ มีน้ำหนักที่เบา การผลิตก็ทำได้ง่าย และข้อดีของ a-Si ไม่ทำให้เกิดมลพิษกับสิ่งแวดล้อม จึงเหมาะที่จะประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่กินไฟฟ้าน้อย เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ วิทยุทรานซิสเตอร์ เป็นต้น

4. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารประกอบอื่น ๆ กึ่งตัวนำอื่น ๆ

เช่น แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ (GaAs) แคดเมียม เทลเลอไรด์ (CdTe) และคอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ (CulnSe2) เป็นต้น มีทั้งชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline) และผลึกรวม (Polycrystalline) เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนต์จะให้ประสิทธิภาพสูงถึง 20-25 %