โซล่าเซลล์ใช้ทำอะไรได้บ้าง

โซล่าเซลล์ (Solar Cell) คืออะไร ?

โซล่าเซลล์ (Solar Cell) หรือเรียกอีกอย่างว่า เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นอีกหนึ่งอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์ในด้านการขาดแคลนพลังงาน เนื่องจากโซล่าเซลล์นั้นจะเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ช่วยผลิตพลังงานไฟฟ้าจาก พลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานจากธรรมชาติที่สะอาด และไม่มีจำกัด

แต่จุดที่จำเป็นต้องคำนึงถึงของพลังงานแสงอาทิตย์ คือ สามารถผลิตได้ในเวลาที่จำกัด ซึ่งจะผลิตได้เมื่อมีแสงอาทิตย์ ไม่สามารถผลิตได้เมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ เช่น ในเวลากลางคืน จึงยังไม่สามารถนำมาใช้ทดแทนจากพลังงานไฟฟ้าจากโรงงานไฟฟ้าชนิดอื่นๆ ที่สามารถผลิตพลังงานได้ 24 ชั่วโมง

หากต้องการนำพลังงานไฟฟ้ามาใช้เป็นพลังงานหลัก เราจะต้องคำนวนถึงปริมาณไฟฟ้าที่ใช้งานทั้งวัน และมีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าได้อย่างเพียงพอ โดยอาจจะใช้อุปกรณ์เสริมอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ จึงจะสามารถนำมาใช้ได้อย่างเพียงพอในแต่ละวัน

ในปัจจุบัน แผงโซล่าเซลล์ได้ถูกพัฒนาและนำมาใช้งานอย่างหลากหลาย ทั้งในอุปกรณ์เล็กๆ เช่น เครื่องคิดเลข จนถึงการนำมาผลิตพลังงานไฟฟ้าภายในบ้านพักอาศัย และยังนำมาใช้ผลิตพลังงานไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่นการทำ โซล่าฟาร์ม ซึ่งพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับการผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์นั้น จะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการใช้งานพลังงานไฟฟ้า

โดยส่วนผสมหลักของแผงโซล่าเซลล์ มักจะเป็น ซิลิคอน ที่ได้ผลิตจากการถลุงแร่ควอตช์ ซึ่งเป็นแร่ที่มีราคาถูกและพบหาเจอได้มากบนพื้นผิวโลก

ประวัติของโซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์ ได้ถูกผลิตขึ้นครั้งแรกตั้งแต่ ปี ค.ศ.1954 โดย แชปปิน (Chapin), ฟูลเลอร์ (Fuller) และเพียสัน (Pearson) แห่งเบลล์เทลเลโฟน (Bell Telephon) โดยทั้ง 3 ท่านนี้ได้ค้นพบเทคโนโลยีการสร้งรอยต่อ (P-N) แบบใหม่ โดยการแพร่สารเข้าไปภายในผลึกของซิลิกอน จนได้โซล่าเซลล์อันแรกของโลก แต่มีประสิทธิภาพ เพียง 6% ในระยะแรกโซล่าเซลล์มักจะถูกใช้ในโครงการด้านอวกาศเป็นหลัก และถึงได้มีการพัฒนาและนำมาใช้บนพื้นโลกมากขึ้น

ทำไมถึงต้องเลือกใช้พลังงานแสงอาทิตย์

1. ไม่ทำให้เกิดมลพิษทางเสียง เพราะไม่มีอุปกรณ์ใดในการทำงานเคลื่อนไหวในขณะผลิตไฟฟ้า
2. ทำให้เกิดมลพิษได้น้อย เพราะไม่มีการเผาไหม้
3. ใช้การบำรุงรักษาไม่มากนัก และสามารถผลิตพลังงานได้เองโดยอัตโนมัติ
4. ผลิตไฟฟ้าได้แม้จะมีแสงอ่อน แต่ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง
5. เป็นพลังงานที่มาจากธรรมชาติ จึงฟรี ไม่มีต้นทุนวัตถุดิบ
6. สามารถติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ได้ในทุกที่ที่มีพื้นที่ในการวาง ทั้งบนพื้น หลังคาบ้าน บนน้ำ บนอวกาศ

หลักการทำงานของโซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์นั้นมีซิลิคอนเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งมีคุณสมบัติในการเป็นตัวรับและส่งอิเล็กทรอน ดังนั้นการทำงานของโซล่าเซลล์ เมื่อมีแสงกระทบกับแผ่นโซล่าเซลล์ จะทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงาน ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จนเกิดไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นก็จะแปลงเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อใช้งานต่อไป

ตัวแปรสำคัญในการผลิตไฟฟ้าของโซล่าเซลล์

1. ความเข้มของแสง – กระแสไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากแผงโซล่าเซลล์ จะได้มากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง ยิ่งมีความเข้มของแสงมาก กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถผลิตได้มากขึ้น โดยที่แรงดันไฟฟ้าแทบจะไม่แปรเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสงมากนัก
2. อุณหภูมิ – อุณหภูมิก็มีผลต่อการผลิตไฟฟ้าของโซล่าเซลล์เช่นกัน โดยที่กระแสไฟฟ้าจะไม่แปรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ แต่แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่อมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น โดยเฉลี่ยทุกๆ 1°C จะทำให้มีแรงดันไฟฟ้าลดลงประมาณ 0.5%

ประเภทของแผงโซล่าเซลล์

1 . โมโนคริสตัลไลน์ (Mono Crystalline Silicon Solar Cell)

เป็นแผงโซล่าเซลล์ชนิดแบบโมโน เป็นชนิดที่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงที่สุด โดยจะถูกผลิตจากแท่งซิลิกอนแบบผลึกเดี่ยว มีความหนาประมาณ 150-200 ไมครอน สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 15 – 17%

ลักษณะทั่วไปของโซล่าเซลล์ชนิดนี้จะสังเกตุได้ง่าย โดยจะมีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมตัดมุมทั้งสี่ด้าน และมีสีที่เข้ม สำหรับราคาของแผงโซล่าเซลล์ โมโนคริสตัลไลน์จะมีราคาค่อนข้างสูง

คุณสมบัติและข้อสังเกตของ แผงโซล่าเซลล์ชนิด โมโนคริสตัลไลน์

1. มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าสูงที่สุด
2. มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าต่อพื้นที่สูงสุด เพราะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงจึงใช้เนื้อที่ในการติดตั้งที่น้อยลง
3. มีอายุการใช้งานที่ยาวนานที่สุด อาจจะมีอายุการใช้งานมากกว่า 25 ปี
4. ถึงจะอยู่ในภาวะแสงน้อยก็ยังผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงกว่าแผงโซล่าเซลล์ชนิดอื่น
5. มีราคาค่อนข้างสูง
6. วงจรอาจจะเกิดความร้อนจน Inverter อาจจะไหม้ได้ ถ้าหากมีความสกปรกเข้ามาบังแสงในบางส่วนของแผง

2 . โพลีคริสตัลไลน์ หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกรวมซิลิคอน (Poly Crystalline Silicon Solar Cell)

เป็นแผงโซล่าเซลล์ชนิดผลึกรวม โดยมีซิลิคอนหนาประมาณ 150 – 200 ไมครอน สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 12 – 15% โดยแผงโซล่าเซลล์ชนิดนี้เป็นแผงที่พบเห็นในการใช้งานมากที่สุดในปัจจุบัน

ลักษณะทั่วไปของโซล่าเซลล์ชนิดนี้ จะสังเกตได้จากลักษณะของเซลล์จะเป็นสี่เหลี่ยมจตุรัส ไม่มีการตัดมุม และสีของตัวแผงจะไม่เข้มมาก เช่นออกสีน้ำเงิน

คุณสมบัติและข้อสังเกตของ แผงโซล่าเซลล์ชนิด โพลีคริสตัลไลน์

1. สามารถผลิตได้ง่าย ใช้ปริมาณซิลิคอนน้อยกว่า ชนิด โมโนคริสตัลไลน์ จึงเป็นที่นิยมในการใช้งานในปัจจุบัน
2. มีประสิทธิภาพในการใช้งาน ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงได้ดีกว่าชนิด โมโนคริสตัลไลน์
3. ด้วยความที่แผงมีสีน้ำเงิน อาจจะไม่สวยงามเมื่อทำการติดตั้งกับหลังคาบ้าน หรือในจุดติดตั้ง
4. มีราคาที่ถูกกว่า โซล่าเซลล์ชนิด โมโนคริสตัลไลน์

3. แผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Solar Cell)

เป็นแผงโซล่าเซลล์ชนิดฟิล์ม โดยจะฉาบเป็นฟิล์มหรือชั้นบางๆ ซ้อนๆ กันหลายๆ ชั้น ตัวแผงจึงมีความบางเบา ราคาถูก สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 6 – 8%

คุณสมบัติและข้อสังเกตของ แผงโซล่าเซลล์ชนิด แผ่นฟิล์มบาง

1. มีราคาถูกกว่าชนิดอื่น สามารถผลิตเป็นจำนวนมากๆ ได้
2. สามารถทำงานได้โดยมีผลกระทบน้อยกว่าในพื้นที่ที่มีอากาศร้อนมาก ๆ
3. ไม่มีปัญหาเรื่องแผงสกปรกแล้วเกิดการไหม้
4. ต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งมาก ถ้าหากต้องการใช้งานงานที่สูง
5. สิ้นเปลืองค่าโครงสร้างและอุปกรณ์อื่นๆ มากกว่า
6. มีการรับประกันและอายุการใช้งานที่สั้นกว่า

ระบบของโซล่าเซลล์

1. ออนกริด (On-Grid) – เป็นระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ที่ไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ เพราะระบบแบบออนกริด จะเชื่อมกับการไฟฟ้า โดยใช้ไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์และไฟฟ้าจากการไฟฟ้า โดยไฟฟ้าจากการไฟฟ้าจะมาไหลเพิ่ม เสริมจากพลังงานจากโซล่าเซลล์ที่ไม่เพียงพออยู่ตลอดเวลา ซึ่งระบบนี้นิยมใช้มากทั้งในทางบ้านและโรงงานอุตสาหกรรม เพราะมีราคาที่คุ้มค่า สำหรับระบบนี้จะไม่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ในเวลากลางคืน และจะใช้พลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้าโดยตรงในเวลากลางคืน
2. ระบบออฟกริด (Off-Grid) หรือระบบอิสระ – เป็นระบบที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับการไฟฟ้า เหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง โดยที่ระบบนี้อาจจะใช้งานร่วมกับแบตเตอรี่หรือไม่ใช้ก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่าจะต้องสำรองแบตเตอรี่ไว้ใช้หรือไม่ ถ้าหากใช้แบตเตอรี่ ไฟฟ้าที่ถูกผลิตมาจะไหลผ่านตัว Charge Controller แล้วเก็บกระแสไฟฟ้าเข้าไปภายในตัวแบตเตอรี่ ซึ่งระบบออฟกริดถ้าหากต้องใช้แบตเตอรี่จะเป็นจะต้องคำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ใช้งานให้อย่างเพียงพอ และนึกถึงในกรณีที่มีแดดอ่อน ฝนตก หรือท้องฟ้ามืดครึ้ม
3. ระบบไฮบริด (Hybrid System) – เป็นระบบที่ได้ผสมระหว่างระบบออนกริด และออฟกริด ระบบนี้มีความเสถียรเป็นอย่างมาก เพราะมีการจ่ายกระแสไฟฟ้ามาจาก 3 แหล่ง ทั้ง ทางโซล่าเซลล์ แบตเตอรี่ และไฟฟ้าจากการไฟฟ้า เมื่อมีการไฟฟ้าน้อยกว่าปริมาณที่สามารถผลิตได้ ก็จะถูกจัดเก็บเข้าไปแบตเตอรี่จนเต็ม จึงสามารถนำมาใช้งานได้ในเวลาที่ไม่มีแสงแดด เช่น เวลากลางคืน สำหรับระบบนี้มีค่าใช้จ่ายและค่าบำรุงรักษาค่อนข้างสูง

ระบบโซล่าเซลล์ชนิดลอยน้ำ

โซล่าเซลล์ลอยน้ำ (Floating Solar) เป็นการผลิตกระแสไฟฟ้า ด้วยการใช้โซล่าเซลล์ติดตั้งบนพื้นผิวน้ำวางบนทุ่นลอยน้ำ เช่น วางบนแม่น้ำ คลอง บึง ทะเลสาบ มักจะใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการใช้พลังงานมาก มีพื้นที่ในการติดตั้งมากๆ แต่อยากประหยัดพื้นที่บนบกทำให้ไม่กระทบต่อพื้นที่ใช้สอย เพราะหากต้องการการผลิตกระแสไฟฟ้าปริมาณมากๆ ก็จะต้องพื้นที่ติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ มากขึ้นตามไปด้วย

จุดเด่นของโซล่าเซลล์ลอยน้ำ

1. สามารถประหยัดพื้นที่ดิน ทำให้ไม่ต้องสูญเสียพื้นที่ในการใช้งานโดยเปล่าประโยชน์
2. สามารถติดตั้งได้ง่าย
3. ช่วยลดการระเหยของน้ำได้ เพราะมีแผงโซล่าเซลล์ปกคลุมเอาไว้
4. ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าดีกว่าบนพื้นดิน เพราะน้ำจะช่วยระบายความร้อนออกไป ทำให้อุณหภูมิของโซล่าเซลล์ไม่สูงจนเกินไป ทำให้ผลิตไฟฟ้าได้ดีกว่าบนบก 8 – 10%
5. สามารถปรับแผงโซล่าเซลล์สำหรับการรับแสงอาทิตย์ได้ง่าย

การติดตั้งโซล่าเซลล์ลอยน้ำ

ตัวแผงโซล่าเซลล์จะต้องติดตั้งบนพื้นหรือทุ่นที่สามารถลอยน้ำได้ และการนำพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะถูกลำเลียงออกมาด้วยสายไฟ ซึ่งโซล่าเซลล์ลอยน้ำจะสัมผัสถูกกับแสงแดดอยู่แทบตลอดในเวลากลางวัน และความชื้นจากน้ำ ดังนั้นสายไฟควรได้รับการป้องกันเพื่อทำให้สายไฟมีอายุการใช้งานที่นานขึ้น โดยปกติการป้องกันสายไฟก็มักจะใช้ท่อร้อยสายไฟ ในการป้องกันไฟ ซึ่งสินค้าเราขอแนะนำคือ ท่อร้อยสายไฟพลาสติก PA ซึ่งมีคุณสมบัติที่ ยืดหยุ่น ทนทาน และทนต่อรังสียูวีได้ดี

ที่มา : electric.co.th / wtcren.com / prd.go.th / mangozero.com

สินค้าแนะนำ