โซล่าเซลล์ถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร?

24 กันยายน 2022by admin

ปรากฏการณ์ของโฟโตโวลตาอิกถูกแสดงให้เห็นถึงด้วยการทดลองเป็นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อ A.E. Becquerel ในปี 1839 ตอนอายุ 19 เขาทำการทดลองในห้องปฏิบัติการ ของพ่อของเขา เขาได้สร้างเซลล์แสงอาทิตย์เป็นตัวแรกของโลก ต่อมา Willoughby Smith ได้ อธิบาย “ผลของแสงบนซีลีเนียมระหว่างเดินทางของกระแสไฟฟ้า”เป็นครั้งแรกในบทความชิ้นหนึ่งที่ได้รับการตีพิมพ์ในฉบับ 20 กุมภาพันธ์ 1873 เรื่องธรรมชาติ อย่างไรก็ตามไม่มีอะไรเกิดขึ้น

รูปภาพของ Willoughby Smith

จนกระทั่งปี 1883 เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วย solid state ได้ถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดย Charles Fritts ผู้เคลือบสารกึ่งตัวนำซีลีเนียมด้วยชั้นที่บางมากๆของทองเพื่อทำให้เป็นทางเชื่อม(อังกฤษ: junction) อุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพประมาณ 1% เท่านั้น

รูปภาพของ Charles Fritts ผู้ที่สามารถเรียกได้ว่าให้กำเนิดเซลล์แสงอาทิตย์คนแรก

ในปี 1905 Albert Einstein ได้อธิบายกลไกพื้นฐานของตัวกระตุ้นผู้ขนส่งที่ส่งเสริมด้วยแสง หรือผลของโฟโตโวลตาอิกที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ในปี 1921 ต่อมา Russell Ohl จดสิทธิบัตรเซลล์แสงอาทิตย์ทำด้วยเซมิคอนดักเตอร์ทางเชื่อมในปี 1946 ซึ่งถูกค้นพบในขณะที่เขากำลังทำงานในหลายชุดของความก้าวหน้าที่จะนำไปสู่ทรานซิสเตอร์

โซล่าเซลล์ (Solar cell) ถูกสร้างอย่างเป็นรูปร่างขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ.1954 (พ.ศ. 2479) โดย แชปปิน (Chapin) ฟูลเลอร์ (Fuller) และเพียสัน (Pearson) แห่งเบลล์เทลเลโฟน (Bell Telephone) โดยทั้ง 3 ท่านได้ค้นพบเทคโนโลยีการสร้างรอยต่อ พี-เอ็น (P-N) แบบใหม่ โดยวิธีการแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิกอน จนได้โซล่าเซลล์โซล่าเซลล์ (Solar cell) ชิ้นแรกของโลกซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 6% ในระยะแรกโซล่าเซลล์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับโครงการด้านอวกาศ ดาวเทียมหรือยานอวกาศ

รูปภาพทั้งสามผู้ประดิษฐ์โซล่าเซลล์

แผงโซล่าเซลล์โซล่าเซลล์ (Solar cell)บนสถานีอวกาศนานาชาติสามารถรับแสงอาทิตย์ได้ทั้งสองหน้า เพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเซลล์หน้าเดียว ซึ่งในปี 1960 ประสิทธิภาพในการทำงานของโซล่าเซลล์ถูกพัฒนาขึ้นมาได้ถึง 14% ต่อจากนั้นจึงได้เริ่มมีการนำมาใช้อย่างกว้างขวาง และขยายผลสู่ระดับอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ของโลก เมื่อประมาณปลายทศวรรษที่ 50 เป็นต้นมา

รูปภาพการใช้โซล่าเซลล์สำหรับยานอวกาศ

โซล่าเซลล์โซล่าเซลล์ (Solar cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน (Silicon), แกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ (Gallium Arsenide), อินเดียม ฟอสไฟด์ (Indium Phosphide), แคดเมียม เทลเลอไรด์ (Cadmium Telluride) และคอปเปอร์ อินเดียม ไดเซเลไนด์ (Copper Indium Diselenide) เป็นต้น ซึ่งเมื่อได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงก็จะเปลี่ยนเป็นพาหะนำไฟฟ้า และจะถูกแยกเป็นประจุไฟฟ้าบวกและลบเพื่อให้เกิดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสองของเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อนำขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ต่อเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสตรง กระแสไฟฟ้าจะไหลเข้าสู่อุปกรณ์เหล่านั้น ทำให้สามารถทำงานได้ โดยในระยะแรกโซล่าเซลล์โซล่าเซลล์ (Solar cell) จะมีราคาแพงมากจึงจำกัดการใช้งานอยู่เฉพาะในงานวิทยุสื่อสารและไฟฟ้าแสงสว่าง ขนาดเล็กในพื้นที่ห่างไกลเท่านั้น ซึ่งในปี ค.ศ.1956 มีการนำโซล่าเซลล์โซล่าเซลล์ (Solar cell) มาใช้ครั้งแรกนอกเหนือจากการใช้เกี่ยวกับยานอวกาศ แต่ราคาในยุคสมัยนั้นห่างจากตอนนี้มาก เพราะราคาในการติดตั้งอยู่ที่ 300 ดอลล่าร์สหรัฐต่อ 1 วัตต์ (watt)