เซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์สุริยะ photovoltaic หรือที่เรียกกันว่า Solar cell คือ สิ่งประดิษฐ์ที่ทำมาจาก สารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน(Silicon) , แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ (Gallium Arsenide),อินเดียม ฟอสไฟด์ (Indium Phospide), แคดเมียม เทลเลอไรด์ (Cadmium Telluride)และ คอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ (Copper Indium Diselenide) ฯลฯ

สร้างขึ้นเพื่อเป็นอุปกรณ์สำหรับเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า สารกึ่งตัวนำเหล่านี้มีคุณสมบัติเหมือนกันคือ เมื่อตัวมันได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง ก็จะเปลี่ยนตัวเองเป็นตัวนำไฟฟ้า โดยจะแยกเป็นประจุไฟฟ้าบวกและลบ เพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ และถ้าเรานำขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ต่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง(DC) กระแสไฟฟ้าก็จะไหลเข้าสู่อุปกรณ์เหล่านั้น ทำให้อุปกรณ์เหล่านั้นทำงาน

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (อังกฤษ: photoelectric effect) เป็นปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนหลุดออกจากสสาร (เรียกสสารเหล่านี้ว่า โฟโตอีมิสสีฟ) เมื่อสสารนั้นสัมผัสกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูง (ความยาวคลื่นต่ำ พลังงานสูง เช่น รังสีอัลตราไวโอเล็ต) และเรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมาว่า โฟโตอิเล็กตรอน ปรากฏการดังกล่าวค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชื่อไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ ในปี พ.ศ. 2430

ชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline Silicon Solar Cell) หรือ Monocrystalline Silicon Solar Cell ลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมาก ซิลิคอนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในโลกชนิดหนึ่ง สามารถถลุงได้จากหินและทราย มักนิยมใช้ในงานอุสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่นใช้ทำทรานซิสเตอร์และไอซี

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน ชนิดผลึกรวม (Polycrystalline Silicon Solar Cell) ลักษณะเป็นแผ่นซิลิคอนแข็งและบางมาก ถูกผลิตขึ้น เพื่อแก้ปัญหาต้นทุนสูงของแบบผลึกเดี่ยว

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous Silicon Solar Cell) ลักษณะเป็นฟิล์มบางเพียง 0.5 ไมครอน (0.0005 มม.) น้ำหนักเบามาก และประสิทธิภาพเพียง 5–10%

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำอื่นๆ เช่น แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ (GaAs) , แคดเมียม เทลเลอไรด์ (CdTe) และ คอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ (CuInSe2) ฯลฯ มีทั้งชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystalline) และผลึกรวม (Polycrystalline)

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ จะให้ประสิทธิภาพสูงถึง 20–25%

ปล. เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน ชนิดผลึกเดี่ยว และผลึกรวม ทำจากวัตถุดิบเดียวกัน แต่รูปร่าง Gain ต่างกันโดยโดยแบบผลึกรวมนั้นจะมีขอบเกรนของผลึก (Grain boundaries) เป็นจำนวนมากทำให้ผลึกเรียงตัวกันไม่ดี แต่แบบ Mono Crystalline จะไม่มีขอบเกรน ทำให้การเรียงตัวของผลึกดีกว่าแบบ Poly Crystalline และนำกระแสดีกว่าครับ

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากสุด ได้แก่ รอยต่อ PN ของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกและมีมากที่สุดบนโลก คือ Silicon จึงถูกนำมาใช้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ และทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อ PN โดยจะเติมสารเจือฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น เพราะฟอสฟอรัสมีสมบัตินำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนจึงมีประจุลบ และเมื่อเติมสารเจือโบรอน ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี เพราะโบรอนนำไฟฟ้าด้วยโฮลจึงมีประจุบวก เพราะฉะนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิด P และชนิด N มาต่อกัน จะเกิดรอยต่อ PN ขึ้น

โครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอน มีรูปร่างหลายแบบ มีทั้งแบบแผ่นวงกลม หรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีความหนา 200 -400 ไมครอน (0.2–0.4 มม.) ด้านผิวฝั่งที่รับแสงอาทิตย์จะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีรูปลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

ขอบคุณบทความดีๆ จากเว็บไซต์