ประวัติแผงโซล่าเซลล์

1839 ประวัติแผงโซล่าเซลล์จุดเริ่มต้นของการศึกษาเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์เกิดขึ้นเมื่อ อ็องโตนี อเล็กซ็องดร์ เอ็ดมันด์ แบร์โซ (Antoine Alexandre Edmond Becquerel) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส พบว่า เมื่อแสงส่องกระทบกับสารบางชนิด เช่น เซลล์ของโลหะ (Electrode) จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ซึ่งเขาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “Photovoltaic Effect” (ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก) ที่แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า

ผู้คิดค้นโซล่าเซลล์

ใน ค.ศ. 1883 Charles Fritts ได้นำแนวคิดดังกล่าว มาคิดค้นต้นแบบของแผงโซลาร์เซลล์ โดยนำแผ่นทองมาเคลือบซีลีเนียมบาง ๆ จากนั้นนำไปรับแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้า แน่นอนว่าในช่วงเวลานั้น เป็นช่วงเวลาแห่งการพัฒนาและคิดค้นนวัตกรรมการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ในระยะแรก ๆ ทำให้ศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์จึงมีแค่ 1% แต่นั่นก็เพียงพอทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนให้ความสนใจในการใช้แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้า และหนึ่งในนั้นก็คือ โทมัส เอดิสัน นั่นเอง 

สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงโซล่าเซลล์

1. ปี 1839 – การค้นพบเอฟเฟกต์โฟโตโวลตาอิก

• A.E. Becquerel (Antoine César Becquerel) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสค้นพบ เอฟเฟกต์โฟโตโวลตาอิก (photovoltaic effect) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานที่ทำให้โซลาร์เซลล์สามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้

2. ปี 1954 – โซลาร์เซลล์แบบซิลิคอนตัวแรก

• ทีมงานของ Bell Labs ในสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาโซลาร์เซลล์ซิลิคอนตัวแรกที่สามารถใช้งานได้จริง โดยใช้ซิลิคอนเป็นวัสดุหลักในการแปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า ซึ่งมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานประมาณ 6% นับเป็นการเริ่มต้นยุคใหม่ของเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์
• โซลาร์เซลล์ซิลิคอนนี้เริ่มถูกใช้ในอุปกรณ์อวกาศ เช่น ดาวเทียม

3. ปี 1970-1980 – การพัฒนาและการนำโซลาร์เซลล์มาใช้งานในเชิงพาณิชย์

• ความต้องการพลังงานทางเลือกเริ่มเพิ่มขึ้นในช่วงวิกฤตการณ์พลังงานในปี 1970
• โซลาร์เซลล์เริ่มได้รับการพัฒนาในระดับที่มีราคาถูกลงและประสิทธิภาพสูงขึ้น
• ระบบโซลาร์เซลล์เริ่มถูกใช้งานในอาคารและบ้านเรือนเพื่อผลิตไฟฟ้าใช้เอง
• 1958 การใช้ แผงโซลาร์เซลล์ เป็นแหล่งพลังงานหลักในการจ่ายไฟให้กับระบบภายในของดาวเทียม ซึ่งถือเป็นการใช้แผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศครั้งแรกในการปฏิบัติการจริง

4. ปี 1990-2000 – การพัฒนาประสิทธิภาพและการผลิตในระดับอุตสาหกรรม

• ประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ซิลิคอนถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเพิ่มขึ้นถึง 15-20%
• มีการผลิตในระดับอุตสาหกรรมมากขึ้น โดยมีการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ในปริมาณมากเพื่อให้ราคาลดลง
• การนำโซลาร์เซลล์ไปใช้งานในระบบพลังงานหมุนเวียนในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Farms) เริ่มต้น

5. ปี 2000-2010 – การพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบาง (Thin Film)

• แผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตจาก ฟิล์มบาง (Thin Film) ได้รับความนิยม ซึ่งมีข้อดีคือมีน้ำหนักเบาและมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าแผงซิลิคอน
• ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ฟิล์มบางยังไม่สูงเท่าแผงซิลิคอน แต่ก็มีการพัฒนาระบบที่มีประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น
• เทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอินทรีย์ (Organic Solar Cells) และ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์โอวิสต์ (Perovskite Solar Cells) เริ่มได้รับความสนใจจากนักวิจัย

6. ปี 2010-2020 – การพัฒนาโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและการผลิตในเชิงพาณิชย์

• โซลาร์เซลล์ชนิด ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Silicon) และ ซิลิคอนพอลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Silicon) ได้รับความนิยมมากขึ้นในตลาด โดยมีประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
• ระบบ โซลาร์รูฟท็อป (Solar Rooftop) ซึ่งติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาของบ้านเรือนและอาคารพาณิชย์ได้รับความนิยมอย่างมาก
• มีการพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงมากถึง 22-25% และลดต้นทุนในการผลิตลงอย่างมาก

7. ปี 2020-ปัจจุบัน – เทคโนโลยีใหม่ ๆ และการใช้โซลาร์เซลล์อย่างแพร่หลาย

• โซลาร์เซลล์ เพอร์โอวิสต์ (Perovskite Solar Cells) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่มีต้นทุนต่ำและสามารถผลิตได้ง่ายเริ่มเข้ามาแทนที่โซลาร์เซลล์ซิลิคอนในบางพื้นที่
• การพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถเก็บและแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ได้ดีขึ้นในสภาพแสงที่ไม่ตรง โดยใช้ เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น Tandem Solar Cells ซึ่งสามารถรวมหลายชั้นของวัสดุเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน
• การพัฒนา ระบบการจัดเก็บพลังงาน (Energy Storage Systems) เพื่อเก็บพลังงานจากแสงอาทิตย์ในการใช้งานในช่วงเวลากลางคืน

สรุป

วิวัฒนาการของโซลาร์เซลล์ในแต่ละช่วงปีนั้นมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทั้งในด้านประสิทธิภาพและต้นทุน โดยปัจจุบันโซลาร์เซลล์มีความสามารถในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้น และต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก ทำให้โซลาร์เซลล์กลายเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่ได้รับความนิยมในการผลิตพลังงานสะอาดทั่วโลก