แผงโซลาร์เซลล์ (Solar Panels) คือแผงอุปกรณ์ที่ใช้แสงแดดในการผลิตไฟฟ้าของระบบ Solar Rooftop โดยการทำงานโดยการใช้แสงแดดและแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า เพื่อใช้ประโยชน์จากแสงแดดอย่างมีประสิทธิภาพและไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นสามารถใช้งานในบ้านหรืออาคารโดยตรงได้ นี้ทำให้สามารถผลิตพลังงานที่สะอาดและยั่งยืนได้
แผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร
แผงโซลาร์เซลล์ทำงานโดยการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า การทำงานของแผงโซลาร์เซลล์อาศัยหลักการของโฟโตโวลตาอิก (photovoltaic) ซึ่งหมายถึง การที่วัสดุบางชนิดสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง
แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยอะไรบ้าง
แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมาก แต่ละเซลล์แสงอาทิตย์จะประกอบไปด้วยชั้นของวัสดุกึ่งตัวนำ 2 ชั้น ชั้นหนึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N (N-type) และอีกชั้นหนึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด P (P-type)
เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ แสงอาทิตย์จะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอนในชั้น N ของเซลล์แสงอาทิตย์ อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงจะหลุดออกจากอะตอมของสารกึ่งตัวนำ N และกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ อิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปยังชั้น P ของเซลล์แสงอาทิตย์
ชั้น P ของเซลล์แสงอาทิตย์มีประจุบวกอยู่มาก อิเล็กตรอนอิสระจึงจะถูกดึงดูดไปที่ขั้วลบของเซลล์แสงอาทิตย์ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลในเซลล์แสงอาทิตย์
กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแผงโซลาร์เซลล์เป็นกระแสไฟฟ้าแบบใด
กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแผงโซลาร์เซลล์เป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ซึ่งยังไม่สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆได้เพราะ ไฟฟ้ากระแสตรงที่เกิดจากแผงโซลาร์เซลล์มักมีแรงดันไฟฟ้าต่ำ จำเป็นต้องใช้ อินเวอร์เตอร์ หรือ Micro Inverter เพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ก่อนนำไปใช้งานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ คือ อัตราส่วนระหว่างพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบแผงโซลาร์เซลล์ โดยประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 15-25%
ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ ได้แก่
วัสดุที่ใช้ทำเซลล์แสงอาทิตย์
วัสดุที่นิยมใช้ทำเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน ได้แก่ ซิลิคอน แคดเมียมเทลเลอไรด์ และอินเดียมแกลลิเซียมฟอสเฟต วัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่ทำจากวัสดุแต่ละชนิดก็แตกต่างกันไปด้วย
สภาพอากาศ
สภาพอากาศมีผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ โดยแสงแดดที่จ้าและต่อเนื่องจะช่วยให้แผงโซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่หากมีเมฆมากหรือฝนตก แผงโซลาร์เซลล์ก็จะผลิตไฟฟ้าได้น้อยลง
ทิศทางและมุมของแผงโซลาร์เซลล์
ทิศทางและมุมของแผงโซลาร์เซลล์มีผลต่อปริมาณแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบแผงโซลาร์เซลล์ โดยประเทศไทยแผงโซลาร์เซลล์ควรติดตั้งในทิศใต้ เพื่อให้รับแสงแดดได้มากที่สุด มุมของแผงโซลาร์เซลล์ควรตั้งให้เอียงประมาณ 15-30 องศา เพื่อให้แสงแดดตกกระทบแผงโซลาร์เซลล์ได้มากที่สุด
ประโยชน์ของแผงโซลาร์เซลล์
- ช่วยลดการใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษ
- ช่วยลดต้นทุนค่าไฟฟ้า
- เพิ่มความมั่นคงของระบบไฟฟ้า
- เพิ่มมูลค่าให้กับทรัพย์สิน
- ข้อจำกัดของแผงโซลาร์เซลล์
- แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในเวลากลางคืนหรือในวันที่ไม่มีแสงแดด
- แผงโซลาร์เซลล์มีราคาสูง
- แผงโซลาร์เซลล์ต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำ
ประเภทของแผงโซลาร์เซลล์ มีกี่ประเภท
ประเภทของแผงโซลาร์เซลล์ สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่
โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline)
โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline) เป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตจากผลึกซิลิคอนชิ้นเดียว ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าและมีสีดำเข้ม แผงโซลาร์เซลล์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพสูงที่สุด แต่ก็มีราคาแพงที่สุดเช่นกัน
โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline)
โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline) เป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตจากผลึกซิลิคอนหลายชิ้นหลอมรวมกัน ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสและมีสีน้ำตาลอมเขียว แผงโซลาร์เซลล์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพรองจากโมโนคริสตัลไลน์ แต่มีราคาย่อมเยากว่า
ฟิล์มบาง (Thin-film)
ฟิล์มบาง (Thin-film) เป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตจากวัสดุบางๆ เช่น ซิลิคอนอะโมไฟส์ (amorphous silicon) แคดเมียมเทลเลอไรด์ (cadmium telluride) และอินเดียมแกลลิเซียมฟอสเฟต (indium gallium phosphide) แผงโซลาร์เซลล์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพต่ำที่สุด แต่มีราคาย่อมเยากว่าและน้ำหนักเบากว่า
แผงโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ แผงโซลาร์เซลล์สามารถนำมาติดตั้งเพื่อใช้ผลิตไฟฟ้าสำหรับบ้านเรือน อาคารสำนักงาน หรือโรงงานอุตสาหกรรมได้