โซลาร์เซลล์ (Solar Cell) หรือสามารถเรียกได้อีกชื่อว่าเซลล์แสงอาทิตย์คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานแสงจากแสงอาทิตย์ มาแปรสภาพให้เป็นพลังงานไฟฟ้า เป็นการเปลี่ยนแสงอาทิตย์ที่ร้อนเกินทนในประเทศเรา ให้มาเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ต่าง ๆ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์นั้นเป็นไฟฟ้าที่สามารถนำไปใช้ได้ทันที
หลายคนอาจเข้าใจว่า การนำโซลาร์เซลล์มาใช้เป็นเรื่องที่ไกลตัว แต่แท้จริงแล้วนวัตกรรมนี้กำลังเป็นที่นิยมอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นปัญหาค่าไฟฟ้าแพง และเทรนด์กระแสเกี่ยวกับการดูแลรักษาธรรมชาติก็เป็นที่นิยมมากขึ้น ซึ่งการติดตั้งโซล่าเซลล์เป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานสะอาด และเป็นทรัพยากรที่มีไม่จำกัด นำมาใช้ประโยชน์ และยังช่วยลดปริมาณการใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้า ลดค่าไฟที่ต้องจ่าย
ทำให้โซลาร์เซลล์ได้กลายเป็นที่นิยม ถูกนำมาใช้ทั้งในระดับครัวเรือน ไปจนถึงระดับผู้ประกอบการ มีการติดโซล่าเซลล์ตามหลังคา แต่นอกจากบนหลังคาดาดฟ้า ก็มีโซล่าเซลล์ลอยน้ำให้เห็นได้เช่นกัน แสดงให้เห็นถึงความนิยมที่มากขึ้นของโซลาร์เซลล์
หลักการทำงานของโซลาร์เซลล์
หลักการทำงานของโซล่าเซลล์ หากอธิบายให้เข้าใจได้ง่าย ๆ ก็คือ การเปลี่ยนพลังงานพลังงานแสงมาเป็นพลังงานไฟฟ้า หากลงรายละเอียดขั้นตอน แสงอาทิตย์จะตกกระทบไปที่สารกึ่งตัวนำที่ทำจากซิลิคอนที่ติดอยู่บนแผงโซล่าเซลล์ ซึ่งเมื่อแสงตกกระทบแล้วมันจะอาศัยการทำงานผ่านปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก และแปลงสภาพไปเป็นพลังงานไฟฟ้าในที่สุด
โดยกระบวนการทำงานของโซล่าเซลล์นั้นสามารถสรุปได้เป็นข้อ ๆ ดังนี้
- โซลาร์เซลล์ รับแสงแดด เปลี่ยนมาเป็นพลังงานไฟฟ้า
- มีกระบวนการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตที่ได้ด้วยเครื่องควบประจุ โดยมันจะคอยปรับควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้เป็นกระแสตรง มีความแรง 12V
- แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ให้เป็นกระแสสลับด้วยตัวแปลงกระแส Inverter เพื่อแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)เพื่อให้สามารถใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ ในครัวเรือน
- พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตสามารถนำมาเก็บสำรองในแบตเตอรี่ได้
โซลาร์เซลล์มี 3 ประเภท โซลาเซลล์นั้น ภาพที่หลายคนนึกขึ้นได้ก็จะเป็นแผงกระจกที่ตั้งเรียง ๆ กัน แต่แท้จริงแล้วโซลาร์เซลล์นั้นมีถึง 3 ประเภท ซึ่งมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันไป โดยมีรายละเอียด ดังนี้
- โซลาร์เซลล์ ประเภท Off grid
เป็นแผงโซล่าเซลล์ที่ไม่เชื่อมต่อกับระบบของการไฟฟ้าภูมิภาค หรือการไฟฟ้านครหลวง เป็นระบบที่ผลิตไฟฟ้าใช้เองทั้งหมดโดยไม่ต้องพึ่งการไฟฟ้า ซึ่งกระบวนการทำงาน คือ แผงโซล่าเซลล์จะผลิตพลังงานไฟฟ้านำมาใช้ และมีการเก็บเข้า Battery ที่ได้ติดตั้งไว้เป็นพลังงานสำรอง อย่างไรก็ตามข้อด้อยของมัน คือ หากไม่มีแดด การผลิตไฟฟ้าอาจจะได้น้อยกว่าที่ควร ส่งผลให้มีพลังงานไม่เพียงพอ แต่สามารถแก้ไขได้โดยเพิ่มปริมาณของแผงโซล่าเซลล์ เพื่อให้สามารถเก็บพลังงานได้เพียงพอต่อการใช้งาน
- โซลาร์เซลล์ ประเภท On grid
โซลาร์เซลล์ประเภทนี้จะมีการเชื่อมต่อกับระบบของการไฟฟ้า หากพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ไม่เพียงพอ ก็สามารถดึงจากการไฟฟ้ามาใช้ได้ ทำให้โซลาร์เซลล์แบบ On grid ไม่จำเป็นต้องมี Battery เพื่อเก็บพลังงานสำรอง แม้จะประหยัดกว่าแบบ Off grid แต่ก็ยังจำเป็นต้องพึ่งการไฟฟ้าอยู่
- โซลาร์เซลล์ ประเภท Hybrid
โซลาร์เซลล์ประเภท Hybrid หรือการต่อโซล่าเซลล์แบบผสมระหว่างแบบ On grid และ Off grid โดยมีการเชื่อมต่อกับระบบของการไฟฟ้าแบบ On grid และมีการติดตั้ง Battery แบบ Off grid โดยในตอนกลางวันจะใช้พลังงานจากแผงโซล่าเซลล์ และกลางคืนจะใช้พลังงานที่เก็บไว้ใน Battery แต่ถ้าหากพลังงานที่ผลิตขึ้นมาไม่เพียงพอ ก็สามารถดึงไฟฟ้าจากการไฟฟ้ามาใช้ทดแทนได้
ประโยชน์ที่ได้จากการติดตั้งโซลาร์เซลล์
โซลาร์เซลล์เป็นนวัตกรรมแนวใหม่ที่ให้ประโยชน์กับผู้ที่นำมันมาติดตั้ง จะเห็นได้จากมีคนจำนวนมากเริ่มติดตั้งโซลาร์เซลล์ บ้านหรือออฟฟิศต่าง ๆ ที่พึ่งเริ่มสร้างใหม่ ก็จะมีแผงโซล่าเซลล์ตั้งให้เห็น โดยประโยชน์ที่ได้จากการติดตั้งโซล่าเซลล์ มีดังนี้
- โซล่าเซลล์เป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดมาใช้แปรสภาพเป็นพลังงานไฟฟ้า ต่างกับเชื้อเพลิงทั่วไป ทั้งถ่านหิน หรือน้ำมัน ทรัพยากรเหล่านี้มีจำกัด สามารถหมดลงได้ ซ้ำยังมีราคาแพง และกระบวนการเผาไหม้ของมันยังทำลายชั้นบรรยากาศ ในขณะที่กระบวนการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ไม่สร้างมลภาวะใด ๆ ต่อสิ่งแวดล้อม
- ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาว เพราะราคาไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น เหมือนกับสินค้าอุปโภค บริโภคต่าง ๆ ดังนั้นหากลงทุนติดแผงโซล่าเซลล์ โดยไม่ต้องพึ่งใช้ไฟฟ้าจากการไฟฟ้า ก็จะสามารถช่วยประหยัดค่าไฟ และไม่ต้องกังวลเมื่อเห็นข่าว ค่าไฟฟ้าแพงขึ้น
- การติดโซล่าเซลล์บนหลังคา ทำเลตรงนั้นนอกจากช่วยให้สามารถรับแสงอาทิตย์ได้เต็ม ๆ ยังมีประโยชน์อีกข้อ คือ แผงโซล่าเซลล์สามารถดูดซับความร้อน ช่วยลดอุณหภูมิภายในตัวบ้านหรืออาคารได้
- การติดตั้งโซล่าเซลล์ เป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับอสังหาริมทรัพย์ ช่วยให้ขายบ้านได้ในราคาที่สูงขึ้น
ข้อดีและข้อจำกัดของการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์
สำหรับคนที่ยังไม่เคยใช้โซลาร์เซลล์มาก่อน ก็อาจจะกำลังชั่งใจว่าจะคุ้มค่าหรือไม่ ดังนั้นเราจะมาดูข้อดี และข้อจำกัดของโซลาร์เซลล์ว่ามีอะไรบ้าง
ข้อดีของโซลาร์เซลล์
- ข้อดีของโซลาร์เซลล์ จากที่กล่าวไว้ข้างต้น การผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ เป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ ไม่สร้างมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
- พลังงานไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์ สามารถไปใช้ได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทุกประเภท ดังนั้นการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์สามารถช่วยประหยัดค่าไฟฟ้า และช่วยให้ชุมชนที่ไฟฟ้าเข้าไม่ถึง สามารถผลิตไฟฟ้าใช้เองได้
- การใช้แผงโซล่าเซลล์ ง่ายกว่าที่คิด เมื่อติดตั้งเสร็จสิ้นโดยช่างเฉพาะทางแล้ว การใช้มันต่อจากนั้นก็มีขั้นตอนที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อน
ข้อจำกัดของโซลาร์เซลล์
- การผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์อาจไม่เพียงพอต่อการใช้งานในครัวเรือน หากในบ้านมีเครื่องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก ก็อาจมีพลังงานไม่เพียงพอ หากในวันนั้นฟ้าครึ้ม ไม่มีแสงแดดเพียงพอ
- เพราะโซลาร์เซลล์ก็มีขนาดใหญ่จึงจำเป็นต้องมีพื้นที่มากพอ และเพื่อชดเชยเรื่องพลังงานไม่เพียงพอ จำเป็นต้องมีการติดตั้งโซล่าเซลล์เพิ่มเติม อย่างไรก็ตามสิ่งที่จะตามมา คือ ต้องมีพื้นที่มากพอให้สามารถติดตั้งได้
ระบบโซลาร์เซลล์ มีส่วนประกอบสำคัญอะไรบ้าง ?
ก่อนติดตั้งระบบโซลาร์เซลล์ อีกสิ่งที่จำเป็นต้องรู้ ก็คือ ระบบโซลาร์เซลล์นั้นมีอุปกรณ์อะไรบ้าง ซึ่งการรู้ทุกส่วนประกอบจะช่วยให้เราเข้าใจ ขั้นตอนการทำงานของมันได้ละเอียดมากขึ้น โดยส่วนประกอบสำคัญของโซลาร์เซลล์ มีดังนี้
- แผงโซลาร์เซลล์
เรียกได้ว่าเป็นหัวใจสำคัญของระบบโซลาร์เซลล์ แผงโซล่าเซลล์เป็นส่วนที่มีหน้าที่ในการดูดซับพลังงานจากแสงอาทิตย์ และเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอุปกรณ์ชิ้นนี้จำเป็นต้องใช้พื้นที่ในการติดตั้ง เพราะขนาดของแผงโซล่าเซลล์ส่งผลต่อการดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ ว่าจะรับได้มากน้อยแค่ไหน นอกจากนี้แผงโซล่าเซลล์นั้น ยังสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ซึ่งมีข้อดี ข้อเสียที่แตกต่างกัน
- โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Silicon Solar Cells)
ข้อดี : มีคุณภาพสูง สามารถผลิตไฟฟ้าได้ดี แม้ในวันที่แสงแดดน้อย มีอายุการใช้งานยาวนานถึง 25 – 40 ปีและอายุการใช้งานที่ยาวนานถึง 25-40 ปี
ข้อเสีย : มีราคาสูง และต้องค่อยหมั่นดูแลทำความสะอาด เพราะคราบสกปรกบนแผงโซล่าเซลล์จะส่งผลต่อการปริมาณการผลิตกระแสไฟฟ้า
- โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Silicon Solar Cells)
ข้อดี : มีราคาถูกรองลงมาจากโมโนคริสตัลไลน์ และสามารถทนอุณหภูมิที่สูงกว่าโมโนคริสตัลไลน์เล็กน้อย
ข้อเสีย : มีประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้าที่ต่ำกว่าโมโนคริสตัลไลน์ และมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่า อยู่ที่ประมาณ 20-25 ปี
- แผงโซล่าเซลล์ชนิด ฟิล์มบาง (Thin Film Solar Cells)
ข้อดี : มีราคาถูกที่สุด มีน้ำหนักเบา และสามารถโค้งงอได้ดี
ข้อเสีย : ผลิตไฟฟ้าได้น้อยที่สุด มีอายุการใช้งานสั้น เหมาะกับใช้ในครัวเรือนเท่านั้น ไม่สามารถนำมาใช้ในภาคอุตสาหกรรมได้
- เครื่องแปลงไฟฟ้าสำหรับโซลาร์เซลล์ (Inverter)
เมื่อแผงโซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าออกมาเป็นไฟฟ้ากระแสตรง การนำไปใช้งานต่อกับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับก่อน ซึ่งในการเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นหน้าที่ของเครื่องแปลงไฟฟ้าหรือ Inverter โดย Inverter สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ
- แบบ Stand-Alone : เป็น Inverter ที่ใช้กับโซลาร์เซลล์ประเภท Off grid
- แบบ Grid-Tied : เป็น Inverter ที่ใช้กับโซลาร์เซลล์ประเภท On grid
- แบตเตอร์รี่ (Battery)
สำหรับโซลาร์เซลล์แบบ Off grid จำเป็นต้องมี Battery ซึ่งหน้าที่หลักของมัน คือ การเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้นำมาใช้เมื่อไม่มีแสงอาทิตย์ เพื่อให้มีไฟฟ้าใช้อย่างต่อเนื่อง
- มิเตอร์ไฟฟ้า
ในแต่ละวันแผงโซลาร์เซลล์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้เท่าไหร่ มีการใช้ไฟฟ้าไปเท่าไหร่ และมีการดึงไฟฟ้าจากระบบของกระแสไฟฟ้าเท่าไหร่ มิเตอร์ไฟฟ้าจะเป็นอุปกรณ์ที่คอยบอกข้อมูลทุกอย่างเกี่ยวกับพลังงานไฟฟ้าที่เราผลิตได้ และมีการใช้ไป เป็นข้อมูลสำคัญที่ผู้ใช้ควรรับรู้ เพื่อวางแผน ปรับการใช้ไฟฟ้าให้เหมาะสม
ประโยชน์ของโซลาร์เซลล์นั้นมีอยู่มากมาย ทำให้มันเป็นที่นิยมอย่างมาก สำหรับผู้ที่สนใจนำโซลาร์เซลล์มาใช้ ใช่ว่าจะสามารถติดตั้งได้ทันที แต่จำเป็นต้องทำการบ้านเสียก่อน ซึ่งสิ่งที่ควรทราบก่อนติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ มีรายละเอียด ดังนี้
- ตรวจสอบความพร้อมเบื้องต้น: กำลังไฟฟ้าที่ใช้อยู่ปัจจุบัน ใช้ปริมาณเท่าไหร่ เพื่อจะได้เตรียมแผงโซล่าเซลล์ที่มีขนาดเหมาะสม นอกจากนี้พื้นที่ในการติดตั้งก็ต้องตรวจสอบเช่นกัน สำหรับในกรุงเทพที่มีพื้นที่น้อย จำเป็นต้องติดบนดาดฟ้า หรือหลังคา จำเป็นต้องตรวจสอบความแข็งแรงของหลังคาที่ติดตั้ง และจำเป็นต้องดูทิศทางของแดด เพื่อให้โซลาร์เซลล์รับแสงแดดได้มากที่สุด
- เลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสม: จากที่กล่าวไว้ข้างต้นแผงโซล่าเซลล์นั้นมีอยู่ 3 ประเภท ซึ่งคุณสมบัติและราคาของมันก็มีความแตกต่างกัน ดังนั้นควรเลือกแผงโซล่าเซลล์ที่สามารถตอบโจทย์การใช้งานเราได้มากที่สุด
- เลือกผู้รับเหมาติดตั้ง: การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ ต้องใช้ช่างผู้เชี่ยวชาญ เพราะการติดตั้งโซลาร์เซลล์ก็เหมือนต่อเติมบ้าน ดังนั้นเพื่อให้การติดตั้งมีคุณภาพควรเลือกช่างที่มีประสบการณ์ มีความเชี่ยวชาญ
วิธีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์
การติดตั้งโซล่าเซลล์ เริ่มจากการพื้นที่ ๆ เหมาะสม มีความแข็งแรงสามารถรองรับน้ำหนักแผงโซล่าเซลล์ได้ เตรียมโครงสร้างเพื่อใช้รองรับน้ำหนักแผงโซล่าเซลล์ เช่น ขาตั้ง หรือวัสดุยึดสำหรับติดบนหลังคา จากนั้นทำการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ และติดตั้งเครื่องแปลงไฟฟ้า (Inverter) พร้อมอุปกรณ์อื่น ๆ จากนั้นติดตั้งสายไฟและท่อร้อยสายไฟ เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ และระบบไฟฟ้าของบ้านเข้าด้วยกัน เพื่อให้ใช้งานได้
