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
- ไม่ทำให้เกิดมลพิษทางเสียง เพราะไม่มีอุปกรณ์ใดในการทำงานเคลื่อนไหวในขณะผลิตไฟฟ้า
- ทำให้เกิดมลพิษได้น้อย เพราะไม่มีการเผาไหม้
- ใช้การบำรุงรักษาไม่มากนัก และสามารถผลิตพลังงานได้เองโดยอัตโนมัติ
- ผลิตไฟฟ้าได้แม้จะมีแสงอ่อน แต่ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง
- เป็นพลังงานที่มาจากธรรมชาติ จึงฟรี ไม่มีต้นทุนวัตถุดิบ
- สามารถติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ได้ในทุกที่ที่มีพื้นที่ในการวาง ทั้งบนพื้น หลังคาบ้าน บนน้ำ บนอวกาศ
หลักการทำงานของโซล่าเซลล์
โซล่าเซลล์นั้นมีซิลิคอนเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งมีคุณสมบัติในการเป็นตัวรับและส่งอิเล็กทรอน ดังนั้นการทำงานของโซล่าเซลล์ เมื่อมีแสงกระทบกับแผ่นโซล่าเซลล์ จะทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงาน ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จนเกิดไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นก็จะแปลงเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อใช้งานต่อไป
ตัวแปรสำคัญในการผลิตไฟฟ้าของโซล่าเซลล์
- ความเข้มของแสง – กระแสไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากแผงโซล่าเซลล์ จะได้มากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง ยิ่งมีความเข้มของแสงมาก กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถผลิตได้มากขึ้น โดยที่แรงดันไฟฟ้าแทบจะไม่แปรเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสงมากนัก
- 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
- มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าสูงที่สุด
- มีประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าต่อพื้นที่สูงสุด เพราะสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงจึงใช้เนื้อที่ในการติดตั้งที่น้อยลง
- มีอายุการใช้งานที่ยาวนานที่สุด อาจจะมีอายุการใช้งานมากกว่า 25 ปี
- ถึงจะอยู่ในภาวะแสงน้อยก็ยังผลิตพลังงานไฟฟ้าได้สูงกว่าแผงโซล่าเซลล์ชนิดอื่น
- มีราคาค่อนข้างสูง
- 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
- สามารถผลิตได้ง่าย ใช้ปริมาณซิลิคอนน้อยกว่า ชนิด โมโนคริสตัลไลน์ จึงเป็นที่นิยมในการใช้งานในปัจจุบัน
- มีประสิทธิภาพในการใช้งาน ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงได้ดีกว่าชนิด โมโนคริสตัลไลน์
- ด้วยความที่แผงมีสีน้ำเงิน อาจจะไม่สวยงามเมื่อทำการติดตั้งกับหลังคาบ้าน หรือในจุดติดตั้ง
- มีราคาที่ถูกกว่า โซล่าเซลล์ชนิด โมโนคริสตัลไลน์
3. แผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Solar Cell)
เป็นแผงโซล่าเซลล์ชนิดฟิล์ม โดยจะฉาบเป็นฟิล์มหรือชั้นบางๆ ซ้อนๆ กันหลายๆ ชั้น ตัวแผงจึงมีความบางเบา ราคาถูก สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 6 – 8%
คุณสมบัติและข้อสังเกตของ แผงโซล่าเซลล์ชนิด แผ่นฟิล์มบาง
- มีราคาถูกกว่าชนิดอื่น สามารถผลิตเป็นจำนวนมากๆ ได้
- สามารถทำงานได้โดยมีผลกระทบน้อยกว่าในพื้นที่ที่มีอากาศร้อนมาก ๆ
- ไม่มีปัญหาเรื่องแผงสกปรกแล้วเกิดการไหม้
- ต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้งมาก ถ้าหากต้องการใช้งานงานที่สูง
- สิ้นเปลืองค่าโครงสร้างและอุปกรณ์อื่นๆ มากกว่า
- มีการรับประกันและอายุการใช้งานที่สั้นกว่า
ระบบของโซล่าเซลล์
- ออนกริด (On-Grid) – เป็นระบบไฟฟ้าภายในบ้าน ที่ไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ เพราะระบบแบบออนกริด จะเชื่อมกับการไฟฟ้า โดยใช้ไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์และไฟฟ้าจากการไฟฟ้า โดยไฟฟ้าจากการไฟฟ้าจะมาไหลเพิ่ม เสริมจากพลังงานจากโซล่าเซลล์ที่ไม่เพียงพออยู่ตลอดเวลา ซึ่งระบบนี้นิยมใช้มากทั้งในทางบ้านและโรงงานอุตสาหกรรม เพราะมีราคาที่คุ้มค่า สำหรับระบบนี้จะไม่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ในเวลากลางคืน และจะใช้พลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้าโดยตรงในเวลากลางคืน
- ระบบออฟกริด (Off-Grid) หรือระบบอิสระ – เป็นระบบที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับการไฟฟ้า เหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง โดยที่ระบบนี้อาจจะใช้งานร่วมกับแบตเตอรี่หรือไม่ใช้ก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่าจะต้องสำรองแบตเตอรี่ไว้ใช้หรือไม่ ถ้าหากใช้แบตเตอรี่ ไฟฟ้าที่ถูกผลิตมาจะไหลผ่านตัว Charge Controller แล้วเก็บกระแสไฟฟ้าเข้าไปภายในตัวแบตเตอรี่ ซึ่งระบบออฟกริดถ้าหากต้องใช้แบตเตอรี่จะเป็นจะต้องคำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ใช้งานให้อย่างเพียงพอ และนึกถึงในกรณีที่มีแดดอ่อน ฝนตก หรือท้องฟ้ามืดครึ้ม
- 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
- สามารถประหยัดพื้นที่ดิน ทำให้ไม่ต้องสูญเสียพื้นที่ในการใช้งานโดยเปล่าประโยชน์
- สามารถติดตั้งได้ง่าย
- ช่วยลดการระเหยของน้ำได้ เพราะมีแผงโซล่าเซลล์ปกคลุมเอาไว้
- ประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าดีกว่าบนพื้นดิน เพราะน้ำจะช่วยระบายความร้อนออกไป ทำให้อุณหภูมิของโซล่าเซลล์ไม่สูงจนเกินไป ทำให้ผลิตไฟฟ้าได้ดีกว่าบนบก 8 – 10%
- 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
ท่อร้อยสายไฟสแตนเลสหุ้มพีวีซี,ท่อร้อยสายไฟอ่อนกันน้ำ,ท่อร้อยสายไฟอ่อนสแตนเลสเคลือบพีวีซี ท่อร้อยสายไฟสแตนเลสหุ้มพีวีซี,ท่อร้อยสายไฟอ่อนกันน้ำ,ท่อร้อยสายไฟอ่อนสแตนเลสเคลือบพีวีซี ท่อร้อยสายไฟสแตนเลสหุ้มพีวีซี,ท่อร้อยสายไฟอ่อนกันน้ำ,ท่อร้อยสายไฟอ่อนสแตนเลสเคลือบพีวีซี
ท่อร้อยสายไฟอ่อนหุ้มสแตนเลสถัก,ท่อร้อยสายไฟอ่อนกันน้ำ,ท่อร้อยสายไฟอ่อนหุ้มเหล็กถัก ท่อร้อยสายไฟพลาสติก, ท่อร้อยสายไฟพลาสติกโพลีเอทิลีน, ท่อร้อยสายไฟพลาสติกPE
ท่อร้อยสายไฟพลาสติก, ท่อร้อยสายไฟพลาสติกไนล่อนโพลีเอไมด์ 6, ท่อร้อยสายไฟพลาสติกPA6,ท่อPA6
ข้อต่อแบบงอ ข้อต่อท่อร้อยสายไฟพลาสติกแบบงอ (Quick Fitting 90 Angle for flexible plastic) จำหน่าย ข้อต่อแบบงอ 90 องศา ใช้สำหรับ ท่อร้อยสายไฟพลาสติก…
ข้อต่อรูปตัววาย ข้อต่อสามทาง รูปตัว Y (Quick Y-Distributor Connector) จำหน่ายข้อต่อสามทาง รูปตัววาย ข้อต่อตัววาย ใช้สำหรับต่อสายไฟกับท่อร้อยสายไฟ ในจุดที่จำเป็นจะต้องแยกออกเป็นสองทาง มีจำหน่ายในหลากหลายขนาด ทำจากพลาสติก PA6…