สิ่งที่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมของ พลังงานแสงอาทิตย์

สิ่งที่กระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลังงานแสงอาทิตย์ ในการใช้ โซล่าเซลล์ ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์มาผลิตเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ใช้ทั่วโลกใช้พลังงานแสงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง กับ รัฐบาล ประชาชน และธุรกิจทั่วโลกเราตระหนักถึงประโยชน์สิ่งแวดล้อมและสะอาดในการผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ทั้ง ๆ ที่มีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและสะอาดของ พลังงานแสงอาทิตย์ ยังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจาก พลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์

ภาวะเรือนกระจกคืออะไร?

ภาวะเรือนกระจกที่เกิดขึ้น มีผลกระทบภาวะโลกร้อนของความร้อน ที่ติดอยู่โดยก๊าซเรือนกระจก (GHG : Green House Gas) ระหว่างตัวเองและพื้นผิวของโลก  มีก๊าซเรือนกระจกต่าง ๆ ที่สามารถพบได้ในชั้นบรรยากาศของโลกในปริมาณที่แตกต่างกันอยู่ ก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศที่เกี่ยวข้องมี : ไอน้ำ (H2O)  ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซมีเทน (CH4) ก๊าซไนตรัสออกไซด์ (N2O)  โอโซน (O3) และคลอโรคาร์บอนฟลูออโรคาร์บอน (CFC) เป็นต้น

พลังงานแสงอาทิตย์

ทำให้ส่งผลกับหลักให้กับภาวะโลกร้อน บนโลก (ประมาณการ 2010) มาจากไอน้ำและเมฆ (75%) ตามด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (20%) ก๊าซมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญอีกประมาณ 5 – 10% ไปข้างหน้าของโอโซนซึ่งก่อให้รอบ 3-7% ของก๊าซเรือนกระจกออกหุ้นส่วนที่เหลือของเค้กก๊าซเรือนกระจกทั้งก๊าซอื่น ๆ บางอย่างและละอองลอย

ผลเรือนกระจกของก๊าซเรือนกระจกจะส่งผลต่อธรรมชาติ เพราะไม่มีก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้อุณหภูมิในชั้นบรรยากาศเฉลี่ยจะต่ำกว่ามากและทำให้มีชีวิตบนโลกยากมากขึ้นสำหรับหลายชนิด  ในเวลาเดียวกัน แต่ถ้าผลที่เพิ่มขึ้นแม้เพียงเล็กน้อยอุณหภูมิจะสูงขึ้น (โลกร้อน) และเป็นภัยคุกคามต่อชีวิตมนุษย์

การปฏิวัติอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง ทั้งมีการขยายตัวและประชากรที่เพิ่มขึ้นอย่างมากมายบนโลกจะมีการหารือถึงการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ

ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของภาวะเรือนกระจก

ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ง่ายมากที่จะกำหนด แสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่พบมากที่สุด และสะดวกที่สุด มีก๊าซเรือนกระจกเกิดจากการผลิต พลังงานทั้งหมดคาดว่าผลผลิตที่คาดไว้ในช่วงวงจรชีวิตของระบบ (ทั้งหมด) เรียกว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเทียบเท่า (GHGe) ของการใช้โซล่าเซลล์

              นอกเหนือไปจากผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกโดยตรง การผลิตอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ มีปัจจัยอื่น ๆเช่น

1) โลหะที่เป็นพิษแคดเมียมแคดเมียมเทลลูไรด์ ( ใช้ใน CdTe ) ฟิล์มบางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งจะเป็นเล็กน้อยถ้าการดูแลที่เหมาะสมแล้ว อีกธาตุพิษ ตะกั่ว เป็นส่วนหนึ่งของการประสาน โดยก๊าซเรือนกระจกเทียบเท่ากระจอกที่นี่เช่นกัน และในกรณีใด ๆ , ตะกั่วไม่จําเป็นสําหรับการบัดกรี

2) ภัยคุกคามของนก : นี้อาจมาจากพลังไฟสูงที่สร้างขึ้นโดยจดจ่อพลังงานแสงอาทิตย์ ( CSP ) ระบบเมื่อเมื่อนกข้ามลำแสงพลังสูงเส้นทาง

3) การใช้ที่ดิน : เมื่อระดับขนาดฟาร์มโซล่าเซลล์ และเมื่อ 9m2 / และ / 16m2 MWH สำหรับขนาดใหญ่ CSP โดยใช้ระบบอาหารและอาคาร ตามลำดับ

4) การตัดไม้ทำลายป่า : เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับผลของการใช้ที่ดิน การตัดไม้ทำลายป่ายังมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพลังงานพลังงานแสงอาทิตย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ ต้นไม้ในกรณีดังกล่าวไม่เพียง แต่ตัดเพื่อให้สถานที่สำหรับที่ดินเพื่อสร้างระบบ แต่ยังเพื่อลดการผลของของเสียพลังงานแสงอาทิตย์นี้คือผลที่ออกมาหลายรูปแบบ ไม่เฉพาะอุตสาหกรรมหลายกระบวนการที่เกี่ยวข้องในการสร้างแผงเซลล์แสงอาทิตย์ , อินเวอร์เตอร์ , ติดตั้งระบบ ฯลฯ นอกจากนี้ยังสร้างเสียไม่สามารถใช้งานและ / หรือวัสดุที่เสียหายไป แต่สินค้าโซล่าเซลล์มีจุดที่สิ้นสุดของวงจรชีวิตของพวกโซล่าเซลล์ ได้ตัวอย่างเช่นในรอบกว่า 5 ปี กว่า 13 ตัน รีไซเคิลของแผงโซล่าเซลล์ แม้ว่าจะมีขยะอิเล็กทรอนิกส์ ( e-waste ) กฎระเบียบในสถานที่ในส่วนต่างๆ ของโลก เช่น ขยะอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ( WEEE ) คำสั่งในสหภาพยุโรป ( EU ) แต่ส่วนที่ล้มเหลวที่จะครอบคลุมทั้งหมดของโซล่าเซลล์ขยะที่เพิ่มพูนขึ้นกว่าปี นอกจากนี้ แม้ว่าเรียบร้อยแล้วรีไซเคิล  รีไซเคิลอัตราอยู่ใกล้แต่ไม่เต็ม 100 % และแน่นอนไม่ลืม โซล่าเซลล์ของเสียในรูปแบบของความเสียหายหรือโมดูลที่มีคุณภาพต่ำที่ผู้ผลิตที่ไม่เคยออกจากโรงงาน

โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
โครงสร้างที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนโลก คือ ซิลิคอน จึงถูกนำมาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ โดยนำซิลิคอนมาถลุง และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ จนกระทั่งทำให้เป็นผลึก จากนั้นนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนเพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็น โดยเมื่อเติมสารเจือฟอสฟอรัส จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (เพราะนำไฟฟ้าด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ) และเมื่อเติมสารเจือโบรอน จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดพี (เพราะนำไฟฟ้าด้วยโฮลซึ่งมีประจุบวก) ดังนั้น เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพีและเอ็นมาต่อกัน จะเกิดรอยต่อพีเอ็นขึ้น โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน อาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัส ความหนา 200-400 ไมครอน (0.2-0.4 มม.) ผิวด้านรับแสงจะมีชั้นแพร่ซึมที่มีการนำไฟฟ้า ขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะคล้ายก้างปลาเพื่อให้ได้พื้นที่รับแสงมากที่สุด ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นขั้วโลหะเต็มพื้นผิว

หลักการทำงานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์

เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น

ขั้นตอนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์

  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว (Single Crystal) หรือ Monocrystalline มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงได้มาหลอมเป็นของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 1400 °C แล้วดึงผลึกออกจากของเหลว โดยลดอุณหภูมิลงอย่างช้าๆ จนได้แท่งผลึกซิลิคอนเป็นของแข็ง แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. นำผลึกซิลิคอนที่เป็นแว่น มาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึมที่มีอุณหภูมิประมาณ 900-1000 °C แล้วนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่นที่มีอุณหภูมิสูง
    3. ทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ เมื่อเสร็จเรียบร้อยแล้วจะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาคุณสมบัติทางไฟฟ้า
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกรวม (Polycrystalline) มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. นำซิลิคอนที่ถลุงและหลอมละลายเป็นของเหลวแล้วมาเทลงในแบบพิมพ์ เมื่อซิลิคอนแข็งตัว จะได้เป็นแท่งซิลิคอนเป็นแบบผลึกรวม แล้วนำมาตัดเป็นแว่นๆ
    2. จากนั้นนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ และทำขั้วไฟฟ้าสองด้านด้วยวิธีการเช่นเดียวกับที่สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากซิลิคอนชนิดผลึกเดี่ยว
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากที่ทำจากอะมอร์ฟัสซิลิคอน มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ทำการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน โดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) เป็นการผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้วที่มีขั้วไฟฟ้าความถี่สูง จะทำให้ก๊าซแยกสลายเกิดเป็นพลาสมา และอะตอมของซิลิคอนจะตกลงบนฐานหรือสแตนเลสสตีลที่วางอยู่ในครอบแก้ว เกิดเป็นฟิล์มบางขนาดไม่เกิน 1 ไมครอน (0.001 มม.)
    2. ขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลน จะผสมก๊าซฟอสฟีนและไดโบเรนเข้าไปเป็นสารเจือปน เพื่อสร้างรอยต่อพีเอ็นสำหรับใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์
    3. การทำขั้วไฟฟ้า มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide)
  • เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากแกลเลี่ยม อาร์เซไนด์ มีขั้นตอนการผลิต ดังนี้
    1. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึก ใช้เครื่องมือ คือ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE; Liquid Phase Epitaxy)
    2. ขั้นตอนการปลูกชั้นผลึกที่เป็นรอยต่อเอ็นพี ใช้เครื่องมือ คือ เครื่องปลูกชั้นผลึกด้วยลำโมเลกุล (MBE; Molecular Beam Epitaxy)

ลักษณะเด่นของเซลล์แสงอาทิตย์

ช่วยลดปัญหาการสะสมของก๊าซต่างๆ ในบรรยากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์, ซัลเฟอร์ไดออกไซด์, ไฮโดรคาร์บอน และก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ซึ่งเป็นผลจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจำพวกน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ล้วนแล้วแต่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เกิดปฏิกิริยาเรือนกระจก ทำให้โลกร้อนขึ้น เกิดฝนกรด และอากาศเป็นพิษ ฯลฯ

 

credit : https://xn--c3ca4bh4a0aba5hmc2owa0gkn1cg.com/พลังงานแสงอาทิตย์/