ไขข้อสงสัย โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร มีหลักการทำงานยังไงบ้าง

Greenergy
6 วันที่ผ่านมา
ยาว 2 นาที

อัปเดตเมื่อ 6 วันที่ผ่านมา

พลังงานสะอาดกำลังเป็นที่ต้องการอย่างสูง และโซล่าเซลล์ก็เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้เรานำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ได้ การติดตั้งโซล่าเซลล์ช่วยประหยัดค่าไฟในระยะยาวและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่หลายคนอาจยังสงสัยว่า โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร และมีหลักการทำงานแบบไหน ในบทความนี้ GREENERGY จะมาไขคำตอบให้คุณเอง

โซล่าเซลล์คืออะไร?

โซล่าเซลล์ (Solar Cell) หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ (Photovoltaic cell - PV cell) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (โฟตอน) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยตรง วัสดุหลักที่ใช้คือสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เช่น ซิลิคอน (Silicon) ซึ่งมีคุณสมบัติเหมาะสมในการแปลงพลังงานแสง โซล่าเซลล์เป็นแหล่งพลังงานสะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ และมีอายุการใช้งานยาวนาน เฉลี่ย 20-25 ปี จึงเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนสำหรับการผลิตไฟฟ้า

โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร มีหลักการทำงานยังไงบ้าง

โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร? คำตอบคือ โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าด้วยปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic Effect) ซึ่งเป็นคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำอย่างซิลิคอน ที่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าเมื่อมีแสงตกกระทบ เมื่อแสงอาทิตย์ (โฟตอน) กระทบแผงโซล่าเซลล์ โฟตอนจะถ่ายทอดพลังงานให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำ พลังงานนี้จะกระตุ้นให้อิเล็กตรอน (Electron) หลุดออกมาและเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ การเคลื่อนที่อย่างเป็นระบบของอิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้ทำให้เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC)

ลักษณะการทำงานของโซล่าเซลล์

เมื่อแสงอาทิตย์ส่องมายังแผงโซล่าเซลล์ พลังงานแสงจะไปกระตุ้นให้อิเล็กตรอน (ประจุลบ) ในสารกึ่งตัวนำหลุดออกมา เกิดเป็นอิเล็กตรอนอิสระ พร้อมกับทิ้ง "หลุม" หรือ "โฮล" (Hole) ซึ่งเปรียบเสมือนประจุบวกเอาไว้ โครงสร้างภายในของเซลล์ที่มีชั้นสารกึ่งตัวนำต่างชนิดกัน (P-type และ N-type) จะสร้างสนามไฟฟ้าขึ้นมา ทำหน้าที่เหมือนแม่เหล็กที่คอยแยกอิเล็กตรอนกับโฮลออกจากกัน

โดยจะผลักอิเล็กตรอน (ลบ) ให้ไปรวมกันที่ขั้วไฟฟ้าด้านหนึ่ง (เรียกว่า Front Electrode หรือขั้วลบ) และผลักโฮล (บวก) ให้ไปรวมกันที่ขั้วไฟฟ้าอีกด้านหนึ่ง (Back Electrode หรือขั้วบวก) การแยกประจุนี้ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าขึ้น เมื่อเรานำสายไฟมาเชื่อมต่อระหว่างขั้วทั้งสอง อิเล็กตรอนที่สะสมอยู่ก็จะวิ่งผ่านสายไฟนี้เพื่อกลับไปหาโฮล เกิดเป็นการไหลของกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่เราสามารถนำไปใช้งานได้นั่นเอง

ส่วนประกอบของโซล่าเซลล์ที่ใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า

การผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเซลล์ให้เพียงพอต่อการใช้งานจริง ต้องอาศัย "ระบบ" โซล่าเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์หลายส่วนทำงานร่วมกัน ระบบที่สมบูรณ์ไม่ได้มีแค่แผงโซล่าเซลล์ แต่รวมถึงองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ช่วยแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ใช้งานได้จริงอย่างราบรื่น ปลอดภัย และมีประสิทธิภาพสูงสุด ส่วนประกอบหลัก ๆ ได้แก่

1. แผงโซล่าเซลล์ (Solar Cells)

แผงโซล่าเซลล์ คือ ส่วนประกอบด่านแรกที่รับพลังงานแสงอาทิตย์ หนึ่งแผงประกอบด้วยโซล่าเซลล์เล็ก ๆ จำนวนมากเชื่อมต่อกันเพื่อให้ได้แรงดันและกระแสตามต้องการ โครงสร้างแผงประกอบด้วยกระจกนิรภัยด้านหน้า, ฟิล์ม EVA ห่อหุ้มเซลล์, แผ่นประกบหลัง และกรอบอลูมิเนียม เพื่อความแข็งแรงและทนทานต่อสภาพอากาศ มีหลายประเภท เช่น Monocrystalline และ Polycrystalline หน้าที่หลักคือผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแสงอาทิตย์

2. ระบบชั้นวางและการติดตั้ง (Racking and Mounting)

ระบบชั้นวางและการติดตั้ง (Mounting System) คือ โครงสร้างที่ยึดแผงโซล่าเซลล์ให้ติดกับหลังคาหรือพื้นดินอย่างมั่นคงและปลอดภัย ระบบนี้สำคัญมากในการป้องกันแผงจากลม ฝน และปัจจัยอื่น ๆ รวมถึงการจัดวางแผงในตำแหน่งและมุมที่รับแสงได้ดีที่สุด มีการออกแบบหลากหลายเพื่อให้เหมาะกับหลังคาประเภทต่าง ๆ หรือการติดตั้งบนพื้นดิน (Solar Farm) การติดตั้งที่ได้มาตรฐานจำเป็นต่อความปลอดภัยและอายุการใช้งานของระบบ

3. อินเวอร์เตอร์ (Inverter)

อินเวอร์เตอร์เปรียบเสมือนสมองของระบบโซล่าเซลล์ ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่เครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปในบ้านและระบบสายส่งของการไฟฟ้าใช้งานได้ ประเภทหลัก ๆ ได้แก่:

สตริงอินเวอร์เตอร์ (String Inverter): เชื่อมต่อกับแผงหลายแผงที่ต่ออนุกรมกัน
ไมโครอินเวอร์เตอร์ (Microinverter): ติดตั้งที่แผงแต่ละแผง แปลงไฟ DC เป็น AC ที่ระดับแผง
ไฮบริดอินเวอร์เตอร์ (Hybrid Inverter): จัดการพลังงานจากแผงโซล่าเซลล์ แบตเตอรี่ และการไฟฟ้า

4. Module Level Power Electronics (MLPE)

MLPE คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานระดับแผง เช่น DC Power Optimizer และ Microinverter เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความสามารถของระบบ ประโยชน์หลักคือ:

เพิ่มประสิทธิภาพ (Optimization): ช่วยให้แต่ละแผงผลิตไฟได้สูงสุด ไม่ถูกจำกัดด้วยแผงอื่น ลดผลกระทบจากเงาบัง
ตรวจสอบ (Monitoring): ติดตามข้อมูลการผลิตไฟของแต่ละแผง ช่วยระบุปัญหาได้เร็ว
ความปลอดภัย (Safety): มีฟังก์ชัน Rapid Shutdown ลดแรงดันไฟฟ้าที่แผงลงอย่างรวดเร็วในกรณีฉุกเฉิน

5. แบตเตอรี่ (Battery)

แบตเตอรี่ทำหน้าที่กักเก็บพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินที่ผลิตได้ในตอนกลางวัน เพื่อนำไปใช้ในตอนกลางคืน, ช่วงแสงน้อย หรือเป็นพลังงานสำรองตอนไฟฟ้าดับ ทำให้สามารถใช้ไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้ต่อเนื่อง แบตเตอรี่จำเป็นสำหรับระบบออฟกริด (Off-Grid) และเพิ่มความสามารถในการสำรองไฟให้ระบบไฮบริด (Hybrid) ปัจจุบันนิยมใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

6. สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติ (ATS - Automatic Transfer Switch)

ATS คือ สวิตช์ที่สลับแหล่งจ่ายไฟอัตโนมัติระหว่างแหล่งจ่ายหลัก (เช่น การไฟฟ้า) กับแหล่งจ่ายสำรอง (เช่น แบตเตอรี่, เครื่องปั่นไฟ) มักใช้ในระบบไฮบริดหรือออฟกริดที่มีแหล่งสำรองไฟ เมื่อไฟหลักดับ ATS จะสลับไปใช้ไฟสำรองทันที และสลับกลับเมื่อไฟหลักมาปกติ ช่วยให้มีไฟฟ้าใช้ต่อเนื่องโดยไม่ต้องสลับด้วยตนเอง

7. ระบบตรวจสอบ (Monitoring System)

ระบบตรวจสอบช่วยให้เจ้าของระบบติดตามการทำงานผ่านซอฟต์แวร์หรือแอปพลิเคชัน แสดงข้อมูลสำคัญ เช่น

การผลิตพลังงาน: ปริมาณไฟที่ผลิตได้แบบเรียลไทม์และย้อนหลัง (อาจถึงระดับแผง)
การใช้พลังงาน: ปริมาณการใช้ไฟในอาคาร
สถานะระบบ: การทำงานของอินเวอร์เตอร์, แบตเตอรี่
การแจ้งเตือน: แจ้งเมื่อระบบผิดปกติ ระบบนี้ช่วยให้เห็นประสิทธิภาพ ประเมินความคุ้มค่า และตรวจพบปัญหาได้รวดเร็ว

สรุปบทความ

ได้ไขข้อสงสัยกันไปแล้วว่า โซล่าเซลล์ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร? คงจะทำให้หลาย ๆ คนมั่นใจได้มากขึ้นว่า กระบวนการผลิตไฟฟ้าของโซล่าเซลล์นั้น เป็นกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน สำหรับคนที่สนใจติดตั้งโซล่าเซลล์ไว้ใช้งาน ก็อย่าลืมให้ความสำคัญกับการเลือกผู้ให้บริการติดตั้งโซล่าเซลล์ที่ได้มาตรฐาน เพื่อให้คุณสามารถใช้งานโซล่าเซลล์ได้ยาวนาน และมีประสิทธิภาพสูงสุด

ซึ่ง GREENERGY เป็นหนึ่งในเป็นบริษัทโซล่าเซลล์ ที่มีความเชี่ยวชาญด้านการพัฒนา ออกแบบ ก่อสร้าง บำรุงรักษา และรับติดตั้งโซล่าเซลล์แบบครบวงจร อีกทั้งยังมีประสบการณ์และโครงการที่ประสบความสำเร็จมากมาย ทำให้คุณสามารถวางใจในการติดตั้งโซล่าเซลล์อย่างปลอดภัยกับเราได้อย่างแน่นอน โดยคุณสามารถสอบถามรายละเอียดและข้อมูลเพิ่มเติมได้ผ่านช่องทางดังนี้