ไขข้อสงสัย โซล่าเซลล์มีหลักการทำงานอย่างไร?

เชื่อว่าในปัจจุบันมีหลากหลายผู้คนที่สนใจการใช้โซล่าเซลล์เพราะเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ไ่ด้รับความนิยม และหลายคนก็คงรู้ข้อมูลต่างๆของโซล่าเซลล์กันมาบ้างแล้ว ในบทความนี้ T-Solar Power  ผู้ให้บริการติดตั้งและจำหน่ายโซล่าเซลล์ทั่วภาคใต้ สงขลา-หาดใหญ่ ได้รวบรวมข้อมูลความรู้เกี่ยวกับหลักการทำงานของโซล่าเซลล์มาให้รู้จักกันมากขึ้น

หลักการทำงาานของโซล่าเซลล์ (Solar Cell)

การทำงานของโซล่าเซลล์จะเป็นกระบวนการเทคโนโลยีพลังงานทางเลือกที่เปลี่ยนจากพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง โดยการใช้แสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ มีพลังงานไปกระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะทำให้เกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน แผงโซล่าเซลล์ทำจากซิลิคอนที่ผ่านกระบวนการโดป  (doped ) หรือกระบวนการทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน โปรตอนและนิวเครียส จนได้เป็น เอ็นไทป์ (N-Type) ที่มีคุณสมัติเป็นตัวส่ง อิเล็กตรอน เมื่อได้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์ และ พีไทป์ (P-Type) ที่มีคุณสมบัติในการรับอิเล็กตรอน โดยหลักการทำงานของโซล่าเซลล์ต้องมีคุณสมบัติดังนี้

การดูดซับแสงแดด

โดยทั่วไปโซล่าเซลล์จะทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น ซิลิคอน เมื่อแสงแดดซึ่งประกอบด้วยพลังงานห่อเล็ก ๆ ที่เรียกว่าโฟตอนกระทบกับพื้นผิวของโซล่าเซลล์ โฟตอนเหล่านี้บางส่วนจะถูกดูดซับโดยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

การสร้างคู่อิเล็กตรอน-โฮล

เมื่อโฟตอนถูกดูดซับ พวกมันจะถ่ายโอนพลังงานของพวกมันไปยังอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้เกิดความตื่นตัวและเคลื่อนไปสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้น สิ่งนี้จะทิ้ง "ช่องว่าง" หรือตำแหน่งว่างในตำแหน่งที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่เดิม

การสร้างกระแสไฟฟ้า

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้จะสร้างกระแสไฟฟ้า การไหลของอิเล็กตรอนจะถูกส่งตรงผ่านวงจรภายนอก ซึ่งโดยทั่วไปจะเชื่อมต่อกับโซล่าเซลล์ผ่านหน้าสัมผัสโลหะบนพื้นผิวซึ่งการไหลของอิเล็กตรอนนี้คือสิ่งที่เราเรียกว่าไฟฟ้า 

การแปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

 ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าเซลล์จะอยู่ในรูปของไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ไฟฟ้าชนิดนี้ไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น สามารถใช้จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ DC ได้โดยตรงหรือแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยใช้อินเวอร์เตอร์สำหรับใช้กับเครื่องใช้ในครัวเรือนส่วนใหญ่

การรวบรวมและการใช้ไฟฟ้า

 ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าเซลล์หลายเซลล์สามารถนำมารวมกันเป็นแผงโซล่าเซลล์หรือโมดูลโซล่าเซลล์ได้ แผงเหล่านี้มักติดตั้งบนหลังคาหรือในโซลาร์ฟาร์มขนาดใหญ่เพื่อดักจับและแปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าในขนาดที่ใหญ่ขึ้น ไฟฟ้าที่ผลิตได้สามารถนำมาใช้จ่ายไฟให้กับบ้านเรือน ธุรกิจ หรือป้อนเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้าได้

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าโซล่าเซลล์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อได้รับแสงแดดโดยตรง ปัจจัยต่างๆ เช่น มุมของแสงแดด การบังแดด และคุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เอง อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพได้

ปัจจัยที่กำหนดประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ความเข้มของแสง

กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าเซลล์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง ฉะนั้นเมื่อความเข้มของแสงสูงกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าเซลล์ก็จะมีมากขึ้นขึ้น

อุณหภูมิ

กระแสไฟฟ้าของแผงโซล่าเซลล์จะไม่แปรเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วทุก ๆ 1 องศาเซลเซียส ที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5

ประเภทแผงของพลังงานแสงอาทิตย์

การเลือกใช้ชนิดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมของการติดตั้งก็มีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้า

การยึดและการติดตั้งแผง

การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่มีความเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของโซล่าเซลล์ โดยทั่วไปในประเทศไทยจะติดตั้งให้ระนาบแผงโซล่าเซลล์ หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน

นอกจากปัจจัยที่กล่าวมาทั้งหมดจะมีผลต่อประสิทธิภาพของโซล่าเซลล์แล้ว  อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ก็ยังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องตลอดหลายปีที่ผ่านมาด้วยความก้าวหน้าในด้านวัสดุและเทคโนโลยี ทำให้พลังงานแสงอาทิตย์กลายเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่น่าดึงดูดและยั่งยืนมากขึ้นเรื่อยๆ

ด้วยความห่วงใย

T-Solar Power Hatyai 

บริษัทติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ภาคใต้ที่มีประสบการณ์อย่างยาวนาน