อุตสาหกรรมและการเติบโต

2.1 ภาพรวมเทคโนโลยีเซลล์และแผงเซลล์แสงอาทิตย์

        เทคโนโลยีด้านการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้เทคโนโลยีใหม่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้น โดยเซลล์แสงอาทิตย์ประเภท Monocrystalline ถือว่ามีประสิทธิภาพสูงที่สุด สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีการใช้งานเชิงพานิชย์ ในช่วงปี พ.ศ. 2566 เซลล์แสงอาทิตย์แบบ Monocrystalline PERC P-Type ยังมีส่วนแบ่งตลาดสูงสุดประมาณร้อยละ 63 รองลงมาเป็นเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Monocrystalline N-Type TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ที่มีส่วนแบ่งตลาดประมาณร้อยละ 29 และยังมีเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Monocrystalline N-Type HJT (Heterojunction) และแบบ Monocrystalline BC (Back Contact) N-Type และ P-Type ที่เริ่มเข้ามามีส่วนแบ่งในตลาด โดยมีการคาดการณ์ว่าในปี พ.ศ. 2567 เป็นต้นไป เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด N-Type จะมีส่วนแบ่งการตลาด ที่เพิ่มสูงขึ้นมากกว่าร้อยละ 50 (รูปที่ 2.1)

pic_2-1
รูปที่ 2.1 สัดส่วนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แยกตามเทคโนโลยี ปี พ.ศ. 2566 และการคาดการณ์ในอนาคต
ที่มา: ดัดแปลงจากรายงาน International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) 2024

        ในช่วงปี พ.ศ. 2566 ขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ส่วนใหญ่มี 2 ขนาด คือ 182 มม. (M10) และ 210 มม. (G12) โดยมีสัดส่วนประมาณร้อยละ 78 และ 20 ตามลำดับ ทั้งนี้ ผู้ผลิตมีแนวโน้มที่จะผลิตเวเฟอร์ (Wafer) ออกมาเป็นมาตรฐานเดียวกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 182 x 188 มม. ถึง 182 x 210 มม. โดยขนาดของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะมีกำลังการผลิตไฟฟ้าสูงขึ้น (รูปที่ 2.2)

pic_2-2
หมายเหตุ:
5BB – 5 Busbars
MBB – Multiple Busbars (5 Busbars or more)
รูปที่ 2.2 ทิศทางการพัฒนาขนาดของเวเฟอร์และเทคโนโลยีการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์
ที่มา: แหล่งข้อมูลจาก Infolink Consultant รายงานโดย PV Magazine ฉบับเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2566

        ปัจจุบัน ผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์นิยมใช้เทคโนโลยีตัดแบ่งเซลล์ด้วยเลเซอร์ เช่น การตัดแบ่งครึ่ง แล้วนำเซลล์ที่ตัดแล้วมาประกอบกันแบบขนาน โดยการลดขนาดเซลล์ช่วยลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากความต้านทานลดลง นอกจากนี้ขนาดของบัสบาร์ (Busbar) ที่เล็กลงช่วยทำให้เซลล์รับแสงได้ดีขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น (รูปที่ 2.3)

        แผงเซลล์แสงอาทิตย์ยังสามารถออกแบบโดยการใช้เทคนิคที่เรียกว่า Shingled cells ซึ่งเป็นกระบวนการตัด เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดปกติออกเป็นแถบ 5-6 แถบ และเชื่อมติดด้วยกาวนำไฟฟ้า (Electrically Conductive Adhesive: ECA) โดยวางเหลื่อมกันเล็กน้อยเหมือนการมุงหลังคา (Shingled) (รูปที่ 2.4) การซ้อนทับเล็กน้อยของแถบเซลล์แต่ละแถบ จะซ่อนบัสบาร์ที่เชื่อมต่อแถบเซลล์เข้าด้วยกัน ส่งผลทำให้มีพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น เพิ่มความสามารถ ในการรับแสงเนื่องจากเงาของบัสบาร์ลดลง จึงเพิ่มประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้

pic_2-3
รูปที่ 2.3 ลักษณะการตัดเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่าง ๆ
ที่มา: https://www.cleanenergyreviews.info/
pic_3-4
รูปที่ 2.4 กระบวนการประกอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Shingled
ที่มา: https://gienergy.com.au/hyundai-sg-series-shingled-panel/

        ในปัจจุบัน แนวโน้มของการพัฒนารูปแบบเซลล์แสงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลงจากชนิด P-Type เป็น N-Type เนื่องจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด N-Type มีประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าที่สูงกว่า และมีการเสื่อมสภาพ ช้ากว่าชนิด P-Type นอกจากนี้ในบางเทคโนโลยี เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด N-Type แบบ TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) ยังเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยป้องกันการสูญเสียอิเล็กตรอนจากการสัมผัสกับขั้วไฟฟ้า ที่ด้านล่างของเซลล์แสงอาทิตย์ (รูปที่ 2.5)

pic_3-5
รูปที่ 2.5 โครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบ TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)
ที่มา: C. Molto et al., Energy Technol., 2023, doi: 10.1002/ente.202200943

        เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด N-Type ยังมีการนำไปพัฒนาในรูปแบบอื่นๆ เช่น HJT และ Interdigitated Back Contact (IBC) โดยเซลล์แสงอาทิตย์แบบ HJT นั้น ลดการสูญเสียอิเล็กตรอนโดยการเคลือบชั้น Amorphous Silicon ลงบนทั้งสองด้านของรอยต่อของสารกึ่งตัวนำ (รูปที่ 2.6) ทำให้ HJT ยังสามารถผลิตพลังงาน ไฟฟ้าได้ดีขึ้นในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูงเมื่อเทียบกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทอื่น

        สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบ IBC จะเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์โดยการลดปัญหาเงา หรือการบังเซลล์ของบัสบาร์ที่มีการติดตั้งที่ด้านหน้าของเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไป โดยเซลล์แสงอาทิตย์ แบบ IBC จะมีแถบบัสบาร์ขนาดเล็กมากกว่า 30 แถบขึ้นไปที่ด้านหลังของเซลล์ ดังแสดงในรูปที่ 2.7 โดยไม่มี การติดตั้งบัสบาร์ที่ด้านหน้าของเซลล์ จึงทำให้ประสิทธิภาพในการรับแสงดีขึ้น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี HJT และ IBC ต้องมีการปรับปรุงกระบวนการผลิตและการลงทุนมากกว่ากรณีของเทคโนโลยีแบบ TOPCon รูปที่ 2.8 แสดงความแตกต่างของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้เทคโนโลยีประเภทต่าง ๆ โดยพบว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด N-Type แบบ TOPCon HJT หรือ IBC จะมีค่าประสิทธิภาพสูงกว่า P-Type

pic_3-6
รูปที่ 2.6 ลักษณะด้านหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ IBC
ที่มา: C. Molto et al., Energy Technol., 2023, doi: 10.1002/ente.202200943
pic_3-7
รูปที่ 2.7 ลักษณะเซลล์แสงอาทิตย์แบบ HJT (Heterojunction)
ที่มา: C. Molto et al., Energy Technol., 2023, doi: 10.1002/ente.202200943
pic_3-8
รูปที่ 2.8 ความแตกต่างของประสิทธิภาพแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้เทคโนโลยีประเภทต่าง ๆ
ที่มา: https://www.cleanenergyreviews.info/