ระบบโซล่าเซลล์ (Solar cell) มีหลักการทำงานอย่างไร
หากจะกล่าวสั้นๆ ระบบโซล่าเซลล์ (Solar cell) ก็คือ การผลิตไฟฟ้าโดยใช้แสงอาทิตย์ที่ตกกระทบบนแผงโซล่าเซลล์ แต่หลายๆ คนอาจจะยังไม่รู้ว่าหลักการทำงานจริงๆ ของมันคืออะไร หรือมีอุปกรณ์อะไรที่จำเป็นต่อระบบนี้บ้าง บทความนี้จะทำให้ผู้อ่านคลายข้อสงสัยที่มีต่อระบบโซล่าเซลล์อย่างแน่นอน
1.แผงโซล่าเซลล์
ภายในแผงโซล่าเซลล์นั้นจะประกอบไปด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ มีหน้าที่หลักคือ รับแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง DC โดยหลายคนอาจจะกำลังเข้าใจผิดว่าแผงโซล่าเซลล์นั้น ต้องการแค่ความร้อนเฉยๆ เพื่อเปลี่ยนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า แต่จริงๆ แล้วแผงโซล่าเซลล์นั้นต้องการแสงแดดจากแสงดวงอาทิตย์ เนื่องจากแสงแดดนั้นประกอบด้วยกลุ่มพลังานที่เรียกว่าโฟตอน ( + ) และเมื่ออนุภาคโฟตอนเหล่านี้ไปตกกระทบกับแผงโซล่าเซลล์ จะทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ที่อยู่ภายในแผงนั้นปล่อยอิเล็กตรอน ( – ) ออกมา ดังนั้นในช่วงเวลาที่มีเมฆมากหรือฝนตก การผลิตไฟฟ้าก็จะน้อยลงเป็นเรื่องปกติ
องค์ประกอบหลักของระบบโซล่าเซลล์ แผงโซล่าเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัตถุที่มีซิลิกอนเป็นส่วนประกอบ หรือเรียกว่า (เซลล์ PV) ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากแสงพระอาทิตย์ได้ ซึ่งเซลล์ PV นี้จะเชื่อมต่อกันภายในแผงโซล่าเซลล์ และจะเชื่อมต่อกับแผงที่อยู่ติดกัน โดยใช้สายเคเบิลยึดติดกันไว้เรียกรูปแบบนี้ว่า “สตริง” โดยปริมาณพลังงานที่สร้างได้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ตำแหน่งการวางและมุมเอียงของแผงโซล่าเซลล์ ประสิทธิภาพของตัวแผงโซล่าเซลล์ วัสดุ สิ่งสกปรก หรือ เงา ที่มาบังแสงแดดไม่ให้ตกกระทบกับแผงโซล่าเซลล์ รวมไปถึงอุณหภูมิโดยรอบก็ด้วยเช่นกัน
2.อินเวอร์เตอร์
แผงโซล่าเซลล์จะผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ออกมาซึ่งจำเป็นต้องแปลงให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ก่อนนำพลังงานไฟฟ้ามาใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ ได้ ดังนั้นแล้วจึงต้องอาศัยอุปกรณ์ชนิดหนึ่งมาทำหน้าที่นี้ นั่นคือ “อินเวอร์เตอร์” หน้าที่หลักของมันก็คือ แปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) ซึ่งก็คือ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ภายในบ้านเรือนทั่วไปนั่นเอง
3.แบตเตอรี่
แบตเตอรี่ที่ใช้สำหรับเก็บพลังงานแสงอาทิตย์มีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่ กรดตะกั่ว (AGM & เจล) และลิเธียมไอออน นอกจากนี้มีประเภทอื่นๆ อีกหลายประเภทให้เลือก ทั้งนี้แบตเตอรี่มีหน้าที่เก็บสะสมพลังงานไฟฟ้าที่แผงโซล่าเซลล์ผลิตได้ และเมื่อไรที่เราต้องการใช้ไฟฟ้า ระบบจะถูกสั่งการให้แบตเตอรี่คลายพลังงานที่กักเก็บไว้ และส่งต่อมายังอินเวอร์เตอร์เพื่อทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าให้เป็น AC นั่นเอง ความจุของแบตเตอรี่จะมีหน่วยวัดเป็นชั่วโมงแอมป์ (Ah) หรือกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) สำหรับแบตเตอรี่กรดตะกั่ว หรือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยทั่วไปจะสามารถจ่ายไฟได้ถึง 90% ของความจุที่มีอยู่ ยกเว้นแบตเตอรี่ตะกั่วที่ไม่ควรจ่ายไฟ 30%-40% เพื่อป้องกันการเสื่อมของแบตเตอรี่นั่นเอง
4.แผงสวิตช์ไฟฟ้า
แผงสวิตช์ไฟฟ้า (Electricity Switchboard) ในระบบโซล่าเซลล์นั้นมีหน้าที่ควบคุมและจัดการกับกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะแตกต่างกันออกไปดังนี้ 1.ระบบ off-grid แผงสวิตช์จะคำนวณและส่งกระแสไฟฟ้าส่วนเกินจากการใช้งานไปจัดเก็บยังแบตเตอรี่และจะดึงออกมาใช้ในภายหลัง 2.ระบบ on – grid แผงสวิตช์จะทำการคำนวณปริมาณการใช้ไฟฟ้า เพื่อจ่ายไฟให้เหมาะสมกับการใช้งานในขณะนั้น กล่าวคือถ้าหากใช้ไฟปริมาณน้อย ระบบจะจ่ายไฟจากโซล่าเซลล์เพียงอย่างเดียว หากใช้ไฟปริมาณมากกว่าที่โซล่าเซลล์ผลิตได้ ระบบจะจ่ายไฟบ้านเข้ามาช่วย และเมื่อตอนกลางคืนระบบจะจ่ายไฟบ้านเท่านั้น 3.ระบบ Hybrid จะคล้ายกับระบบ on – grid แต่จะมีแบตเตอรี่เข้ามาในระบบด้วย ทำให้เมื่อมีกระแสไฟฟ้าส่วนเกินจากการใช้งาน ไฟจะถูกจัดเก็บไฟยังแบตเตอรี่และจะดึงออกมาใช้ในตอนกลางคืนหรือในตอนที่โซล่าเซลล์ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้
