หลักการพื้นฐานของไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์

การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์เป็นขบวนการเปลี่ยนจากพลังงานแสงไปเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง โดยเมื่อแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงาน

กระทบกับสารกึ่งตัวนำ จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน พลังงานจากแสงจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า(อิเลคตรอน)

ขึ้นในสารกึ่งตัวนำ จึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าดังกล่าวไปใช้งานได้

เซลล์แสงอาทิตย์กับแผงเซลล์แสงอาทิตย์

แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากเซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียวจะมีค่าต่ำมาก การนำมาใช้งานจะต้องนำเซลล์หลายๆ

เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าให้สูงขึ้น เซลล์ที่นำมาต่อกันในจำนวนและขนาดที่เหมาะสมเรียกว่า

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar module หรือ Solar panel) การทำเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็นแผงก็เพื่อความสะดวกในการนำไปใช้งาน

ด้านหน้าของแผงเซลล์ประกอบด้วย แผ่นกระจกที่มีส่วนผสมของเหล็กต่่ำซึ่งมีคุณสมบัติในการยอมให้แสงผ่านได้ดีและยังเป็น

เกราะป้องกันแผ่นเซลล์อีกด้วย แผงเซลล์จะต้องมีการป้องกันความชื้นที่ดีมากเพราะจะต้องอยู่กลางแดดกลางฝนเป็นเวลายาวนาน

Crystalline silicon (C-Si) โซล่าเซลล์ ถูกเรียกว่า เซลล์ (Cell) ถัดมา คือการนำเซลล์หลาย ๆ เซลล์มาต่ออนุกรมกันจะเรียกว่า

พาเนล (Panel) ถัดมาคือการนำพาเนลหลาย ๆ พาเนล มาต่ออนุกรมกันเรียกว่า สตริง (String) และถัดมาคือการนำสตริงหลายๆ

สตริงมาต่อขนานกันเรียกว่าอาร์เรย์ (Array) แสดงในรูปที่ 1

ปัจจัยที่กำหนดประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ที่มา:https://energyinformative.org/solar-panel-efficiency/

โดยทั่วไปแล้วประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์จะอยู่ในช่วงร้อยละ 11-15 ซึ่งประสิทธิภาพของ

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับอิทธิพลจากตัวแปรทั้งหมดดังต่อไปนี้

1. ประเภทแผงพลังงานแสงอาทิตย์

• การเลือกใช้ชนิดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการติดตั้ง เนื่องจากชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์
• มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป ส่งผลต่อประสิทธิภาพในการผลิตไฟฟ้า

2. การยึดและการติดตั้งแผง

การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ โดยทั่วไปในประเทศไทยจะติดตั้งให้ระนาบแผงเซลล์

แสงอาทิตย์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน ดังแสดงในรูปที่ 2

       ความเข้มของแสง

กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง เมื่อความเข้มของแสงสูง

กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะสูงขึ้น

     อุณหภูมิ

กระแสไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่แปรตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าจะ

ลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วทุก ๆ 1 องศาเซลเซียส ที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5

รูปที่ 4 ความสัมพันธ์ระหว่างกระแส แรงดันไฟฟ้า ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่อุณหภูมิต่าง ๆ

1. วัสดุประกอบแผง

วัสดุที่นำมาประกอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เช่น กระจกก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจกที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงให้น้อยที่สุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ด้านใน

2. เงาบดบังแสง

นอกเหนือจากการติดตั้งแผงที่เหมาะสมแล้วเงาที่บดบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในบางส่วนก็มีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของทั้งระบบด้วยเพราะโดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดันที่ออกแบบไว้ เมื่อมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงแค่หนึ่งแผงก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหลได้ ดังนั้นควรมั่นใจว่าการติดตั้งแผงต้องไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์

3. อายุการใช้งาน

ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นจะค่อย ๆ ลดลงตามอายุการใช้งาน โดยทั่วไปแล้วแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5 ทุก ๆ ปี ผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์มักเสนอการรับประกันว่าการจ่ายพลังงานจะสูงกว่าร้อยละ 80 หลังจาก 25 ปี