Solar Cell หรือ โซลาร์เซลล์ คือ? ทำงานอย่างไร

Solar Cell หรือ โซลาร์เซลล์ คืออะไร

Solar Cell หรือ โซลาร์เซลล์ คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ผ่านกระบวนการทางกายภาพที่เรียกว่า “โฟโตโวลตาอิก” ซึ่งจะเกิดเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบกับวัสดุกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน ทำให้อิเล็กตรอนในวัสดุเคลื่อนที่และเกิดเป็นกระแสไฟฟ้า ในรูปแบบของกระแสตรง (DC – Direct Current)

โซลาร์เซลล์มักถูกนำมาต่อรวมกันเป็นแผงขนาดใหญ่เรียกว่า แผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้ในปริมาณมาก และจัดเก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อใช้งานภายหลังได้ ในปัจจุบันโซลาร์เซลล์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ทั้งในบ้านเรือน อาคารสำนักงาน โรงงานอุตสาหกรรม ไปจนถึงพื้นที่ชนบทห่างไกล เนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานจากธรรมชาติ ปราศจากมลพิษหรือเสียงรบกวน

หลักการทำงานของโซลาร์เซลล์เป็นอย่างไร

โซลาร์เซลล์ทำงานโดยอาศัยหลักการของ “โฟโตโวลตาอิกเอฟเฟกต์” (Photovoltaic Effect) ซึ่งเป็นกระบวนการที่แสงอาทิตย์ถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยหลักการทำงานของโซลาร์เซลล์นั้นสามารถสรุปได้ ดังนี้

• แสงอาทิตย์ประกอบด้วยอนุภาคของพลังงานเรียกว่า โฟตอน (Photon) ซึ่งเป็นกระบวนการที่แปลงพลังงานแสง ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า
• เมื่อโฟตอนตกกระทบวัสดุกึ่งตัวนำในโซลาร์เซลล์ เช่น ซิลิคอน (Silicon) จะทำให้อิเล็กตรอนในอะตอมหลุดออก และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในเนื้อวัสดุ
• การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนนี้ ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าแบบตรง (Direct Current – DC) ซึ่งเป็นกระแสไฟที่ไหลในทิศทางเดียว
• กระแสไฟฟ้าดังกล่าวสามารถใช้งานได้ทันที ผ่านอินเวอร์เตอร์ (Inverter) รองรับการใช้งานทั้งไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสสลับ

ระบบโซลาร์เซลล์มีกี่ประเภท อะไรบ้าง

ระบบโซล่าเซลล์คือ ระบบที่นำแสงอาทิตย์มาแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อนำมาใช้งาน โดยอาศัยอุปกรณ์หลักอย่างแผงโซลาร์เซลล์ ที่มีให้เลือกใช้งานหลายประเภทตามความเหมาะสมของพื้นที่ และลักษณะการใช้ไฟฟ้า

1. ระบบโซลาร์เซลล์ประเภท On Grid

ระบบโซลาร์เซลล์แบบ On Grid หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ระบบเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้า ทำงานร่วมกับการไฟฟ้าเครือข่ายหลัก พลังงานที่ผลิตได้จากแผงจะถูกใช้งานภายในบ้านหรืออาคารก่อน และหากผลิตได้มากเกินความต้องการ สามารถขายคืนการไฟฟ้าได้ 

เหมาะสำหรับบ้านพักอาศัยหรือธุรกิจที่มีการใช้ไฟฟ้าสม่ำเสมอในช่วงกลางวัน หรือต้องการลดค่าไฟฟ้า โซลาร์เซลล์ประเภทนี้ไม่ต้องลงทุนในระบบแบตเตอรี่ ช่วยลดต้นทุนในการติดตั้งได้

2. ระบบโซลาร์เซลล์ประเภท Off Grid

ระบบโซลาร์เซลล์แบบ Off Grid หรือระบบผลิตไฟฟ้าแบบไม่เชื่อมต่อกับสายส่ง สามารถผลิตไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากภายนอก โดยจะมีการติดตั้งแบตเตอรี่เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากแสงอาทิตย์ สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่อง แม้ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ ระบบ Off Grid 

เหมาะสำหรับพื้นที่ห่างไกล ชนบท เกาะ หรือสถานที่ที่ไม่มีการเข้าถึงระบบไฟฟ้าหลัก แม้จะมีต้นทุนสูงกว่าในระยะแรก แต่สามารถให้ความมั่นคงได้ในระยะยาว

3. ระบบโซลาร์เซลล์ประเภท Hybrid

ระบบโซลาร์เซลล์แบบ Hybrid หรือ ระบบผสม เป็นการรวมข้อดีของระบบ On Grid และ Off Grid เข้าด้วยกัน กล่าวคือ สามารถขายไฟฟ้าคืนให้การไฟฟ้าได้ เช่นเดียวกันระบบ On Grid ในขณะเดียวกันก็มีแบตเตอรี่สำหรับเก็บพลังงาน ในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดดหรือไฟฟ้าขัดข้อง เหมือนกันกับระบบ Off Grid ระบบนี้

เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการใช้ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง เช่น โรงพยาบาล อาคารสำนักงาน หรือบ้านที่ต้องการระบบสำรองไฟไว้ใช้ในยามฉุกเฉิน

โซลาร์เซลล์มีข้อดีและข้อเสียอย่างไร

ข้อดีของระบบโซลาร์เซลล์ Solar Cell

• ประหยัดค่าไฟฟ้า: มีอายุการใช้งานนานกว่า 25 ปี ช่วยลดภาระค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระยะยาว
• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: ใช้พลังงานจากธรรมชาติ ไม่ก่อให้เกิดมลพิษหรือก๊าซเรือนกระจก
• ติดตั้งได้หลากหลาย: ใช้ได้ทั้งบ้านเรือน อาคารธุรกิจ และพื้นที่ห่างไกลที่ระบบไฟฟ้าเข้าไม่ถึง

ข้อเสียของระบบโซลาร์เซลล์ Solar Cell

• ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับแสงแดด: พลังงานจะลดลงในวันที่ฝนตกหรือช่วงกลางคืน
• แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานจำกัด: ต้องดูแลอย่างสม่ำเสมอและต้องเปลี่ยนเมื่อเสื่อมสภาพ
• ต้องใช้ช่างผู้ชำนาญ: การติดตั้งเกี่ยวข้องกับการคำนวณและเดินสายไฟที่ซับซ้อน

ส่วนประกอบสำคัญของโซลาร์เซลล์ มีอะไรบ้าง

1. แผงโซลาร์เซลล์ (Solar Panel)

แผงโซลาร์เซลล์ คือ อุปกรณ์หลักในระบบโซลาร์เซลล์ ทำหน้าที่รับพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบกระแสตรง แผงโซลาร์เซลล์มีให้เลือกหลายประเภท เช่น Monocrystalline ประสิทธิภาพสูง ใช้พื้นที่น้อย, Polycrystalline ราคาถูก แต่ประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย และ Thin-Film ที่ประสิทธิภาพต่ำกว่าทั้ง 2 แบบข้างต้น อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับประเภทเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดเฉลี่ยในพื้นที่ และสภาพแวดล้อมที่ติดตั้ง เช่น เงาจากต้นไม้หรืออาคาร

2. เครื่องแปลงไฟฟ้าสำหรับโซลาร์เซลล์ (Solar Cell Inverter)

เครื่องแปลงไฟฟ้าสำหรับโซลาร์เซลล์ หรือที่เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า อินเวอร์เตอร์ (Inverter) อุปกรณ์สำคัญในระบบโซลาร์เซลล์ ทำหน้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้า จากกระแสตรง (DC) ให้กลายเป็นกระแสสลับ (AC) ป้องกันระบบไฟเกิน แรงดันตก หรือไฟย้อนกลับ ในรุ่นที่ทันสมัยสามารถเชื่อมต่อกับมอนิเตอร์ เพื่อดูข้อมูลการผลิตไฟฟ้าได้ ซึ่งอินเวอร์เตอร์มีให้เลือกหลายรูปแบบ ควรเลือกให้เหมาะสมกับระบบโซลาร์เซลล์ เพื่อให้การผลิตไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด

3. เครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้า (Solar Charge Controller)

อีกหนึ่งส่วนประกอบสำคัญในระบบโซลาร์เซลล์ ที่มีการใช้แบตเตอรี่ เช่น ระบบ Off Grid และ Hybrid เครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้าทำหน้าที่ควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้า ที่ไหลจากแผงโซลาร์เซลล์เข้าสู่แบตเตอรี่ ช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการชาร์จไฟเกินหรือจ่ายไฟเกิน ซึ่งอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหาย บางรุ่นมาพร้อมกับฟังก์ชันตัดไฟอัตโนมัติเมื่อแรงดันต่ำ ช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับระบบ อย่างไรก็ตามการเลือกใช้เครื่องควบคุมการชาร์จไฟฟ้า ควรเลือกให้เหมาะสมกับขนาดระบบ ชนิดของแบตเตอรี่ และกำลังไฟที่ใช้งาน เพื่อความปลอดภัยในระยะยาว

4. แบตเตอรี่ (Battery)

แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์ ให้กับระบบ Off Grid และ Hybrid เพื่อนำมาใช้ในช่วงเวลาที่ไม่มีแสงแดด, ฝนตก, ท้องฟ้ามืดครึ้ม หรือในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟดับ ช่วยให้ระบบโซลาร์เซลล์สามารถจ่ายไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง การเลือกแบตเตอรี่ควรพิจารณาจากการใช้ไฟ, ความถี่ในการใช้งาน รวมถึงงบประมาณ เพื่อให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานยาวนาน และทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

5. อุปกรณ์ไฟฟ้าประเภท AC/DC

กระแสไฟฟ้าถูกแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ กระแสตรง (DC – Direct Current) และ กระแสสลับ (AC – Alternating Current) ซึ่งแต่ละประเภทมีลักษณะการไหลของกระแสไฟแตกต่างกัน โดยกระแสตรง (DC) เป็นกระแสที่ไหลทิศทางเดียวอย่างสม่ำเสมอ มักใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการแรงดันคงที่ เช่น แบตเตอรี่และหลอดไฟ ส่วนกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสที่ไหลสลับทิศทางไปมา มักใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปในบ้าน เช่น เครื่องปรับอากาศและตู้เย็น

คำถามที่พบบ่อย (FAQ) เกี่ยวกับโซลาร์เซลล์

• ระบบโซลาร์เซลล์ทำให้ประหยัดค่าไฟจริงมั้ย?

  จริง เพราะระบบ Solar Cell คือ เทคโนโลยีที่แปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเป็นพลังงานธรรมชาติ ที่มีอยู่อย่างไม่จำกัด หลังจากติดตั้งเรียบร้อยแล้ว ระบบจะโดยทำงานอัตโนมัติ หากมีการวางระบบการใช้งานอย่างเหมาะสม โดยเฉพาะในช่วงกลางวันที่มีแสงแดดเพียงพอ ระบบโซลาร์เซลล์จะสามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้อย่างต่อเนื่อง และช่วยลดค่าไฟรายเดือนได้อย่างเห็นผล เมื่อกำหนดคืนทุนเรียบร้อยแล้ว ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแสงอาทิตย์ ก็เปรียบเสมือนได้ฟรี

• ติดตั้งโซลาร์เซลล์คุ้มมั้ย กี่ปีคืนทุน?

  จุดคืนทุนของการใช้งานแผ่นโซลาร์เซลล์นั้นอยู่ที่ประมาณ 5-6 ปี ขึ้นอยู่กับกำลังการผลิต และพฤติกรรมการใช้ไฟฟ้าของแต่ละบ้าน โดยเฉพาะในยุคที่ค่าไฟฟ้ามีแนวโน้มปรับตัวสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง สำหรับระบบโซลาร์เซลล์แบบ On Grid ที่นิยมติดตั้งในบ้านเรือนทั่วไป และไม่มีแบตเตอรี่ จะใช้เวลาคืนทุนประมาณ 5-8 ปี ยิ่งใช้นานยิ่งประหยัด จึงถือว่าเป็นการลงทุนที่คุ้มค่าในระยะยาว โดยเฉพาะบ้านที่ใช้ไฟฟ้าค่อนข้างมากในช่วงกลางวัน

• โซลาร์เซลล์มีกี่ Tier ระดับไหนดีที่สุด?

  โซลาร์เซลล์ที่จำหน่ายในตลาดโลก มีการจัดอันดับคุณภาพออกเป็น 3 ระดับ หรือ 3 Tier โดยวัดจากความน่าเชื่อถือ ความมั่นคงทางการเงิน และมาตรฐานการผลิต ซึ่ง Tier 1 เป็นผู้ผลิตที่น่าเชื่อถือมากที่สุด เนื่องจากใช้วัสดุคุณภาพดี, กระบวนการผลิตทันสมัย, มีประวัติการผลิตอย่างต่อเนื่อง, มีมาตรฐานการรับรองระดับสากล, อายุการใช้งานยาวนาน, มีการรับประกันที่ชัดเจน และได้รับการยอมรับจากโครงการระดับโลก เหมาะสำหรับผู้ที่มองหาความคุ้มค่า

• บ้านและที่พักอาศัย ติดตั้งโซลาร์เซลล์แบบไหนดี?

  สำหรับบ้านและที่พักอาศัยทั่วไป ระบบแบบ On Grid คือการติดตั้งโซลาร์เซลล์ที่ตอบโจทย์มากที่สุด ทั้งในแง่ของประสิทธิภาพ ราคา และการดูแลรักษาในระยะยาว ระบบนี้สามารถเชื่อมต่อกับสายส่งของการไฟฟ้าโดยตรง จึงไม่จำเป็นต้องลงทุนในแบตเตอรี่สำรอง ซึ่งมีราคาค่อนข้างสูง ระบบโซลาร์เซลล์แบบ On Grid สามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มาใช้ในบ้านได้โดยตรง และในกรณีที่ผลิตไฟเกิน สามารถขายไฟคืนได้ตามนโยบายของรัฐ เหมาะสำหรับบ้านที่มีการใช้ไฟในช่วงกลางวัน

ในยุคที่ค่าไฟเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การมองหาแนวทางในการลดค่าใช้จ่าย และเพิ่มความยั่งยืนในการใช้พลังงานกลายเป็นสิ่งสำคัญ หนึ่งในทางเลือกที่ตอบโจทย์มาตรการประหยัดพลังงาน และความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมคือ การติดตั้งโซลาร์เซลล์ ที่สามารถผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ มาใช้ได้อย่างคุ้มค่า โดยไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ และยังช่วยลดภาระค่าไฟฟ้าได้ในระยะยาว

หากคุณกำลังมองหาวิธีประหยัดพลังงานภายในบ้าน การเลือกใช้หลอดประหยัดไฟ LED ควบคู่กับการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ ถือว่าเป็นแนวทางที่ตอบโจทย์ และช่วยลดต้นทุนการใช้ไฟฟ้าได้ในระยะยาว เนื่องจาก Solar Cell หรือ โซลาร์เซลล์ คือ หนึ่งในเทคโนโลยีที่ช่วยให้คุณใช้ไฟได้อย่างอิสระ ประหยัด และมั่นใจได้ตลอดอายุการใช้งาน