เซลล์แสงอาทิตย์, โซล่าเซลล์, เซลล์สุริยะ และเซลล์โฟโตโวลตาอิก (Photovoltaic, PV cell) ล้วนแต่เป็นชื่อเรียกอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำหน้าที่แปลงพลังงานแสงหรือโฟตอนให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัยปรากฏการณ์ “โฟโตโวลตาอิก” นั่นก็คือ เมื่อมีแสงมาตกกระทบสารที่ฉาบไว้ (ปกติใช้สารกึ่งตัวนำประเภทซิลิกอน) ก็จะทำให้คุณสมบัติของสารนั้นเปลี่ยนไป เช่น ค่าความต้านทาน แรงดัน และกระแส เมื่อเราต่อโหลดทางไฟฟ้า จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านโหลดได้
ในทางปฏิบัติเมื่อจะนำเซลล์แสงอาทิตย์ไปใช้งานจะต้องประกอบเป็นแผงโซล่าเซลล์ก่อน ซึ่งแผงโซล่าเซลล์นี้จะต้องทนทานต่อสภาพอากาศที่เลวร้าย เช่น พายุฝน ลมกระโชกแรง และลูกเห็บ เป็นต้น ทำให้ต้องมีมาตรฐานแผงโซล่าเซลล์กำกับเพื่อแสดงถึงความสามารถในการป้องกันความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นกับตัวแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้ เริ่มจากตัวกระจกเปรียบเสมือนเกราะชั้นแรกสุดจะต้องมีความแข็งแรงพอที่ป้องกันไม่ให้ตัวแผงได้รับความเสียหายจากภัยธรรมชาติต่างๆ ถัดจากกระจกจะเป็นแผ่น EVA มีหน้าที่ป้องกันไม่ให้ตัวเซลล์แสงอาทิตย์เสียหาย ซึ่งจะต้องมีความคงทนต่อสภาพอากาศไม่เปลี่ยนสีง่าย หากแผ่น EVA เสื่อมสภาพจะส่งผลให้เซลล์แสงอาทิตย์รับพลังงานแสงได้น้อยลงไปด้วย และเหตุนี้แผงโซล่าเซลล์ที่จะนำมาใช้งานต้องผ่านการรับรองตามมาตรฐานหลายอย่าง ซึ่งสำหรับในประเทศไทยมี มอก. 1843-2553 เป็นมาตรฐานที่กำกับมาตรฐานแผงโซล่าเซลล์ แต่อย่างไรก็ตามแผงโซล่าเซลล์ ที่จะนำมาใช้ในประเทศอาจได้รับ มอก. 1843-2553, IEC61215 และ IEC61730 ด้วยก็ได้
แผงโซล่าเซลล์ (Solar panel หรือ Photovoltaics) คือการนำเอาเซลล์แสงอาทิตย์มารวมให้อยู่ภายในวงจรเดียวกัน เพื่อผลิตไฟฟ้ากระแสตรงออกมา (DC) ตัวแผงมีลักษณะเป็นแผงสี่เหลี่ยมซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ได้แก่ 1.โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Silicon Solar Cells) 2.โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Silicon Solar Cells) 3.แผงโซล่าเซลล์ชนิดฟิล์มบาง (Thin Film Solar Cells) ซึ่งทั้ง 3 ชนิดนี้ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียต่างกันออกไป รวมไปถึงเรื่องของราคา มีทั้งแบบราคาถูกและแบบราคาแพง ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้
- โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline Silicon Solar Cells)
ผลิตมาจากผลึกซิลิคอนเชิงเดี่ยว (mono-Si) หรือบางทีก็เรียกว่า Single Crystalline (single-Si) วิธีสังเกตุง่ายๆ คือ แต่ละเซลล์จะมีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมตัดมุมทั้งสี่มุม มีสีเข้ม ข้อดีของแผงชนิดนี้คือ มีประสิทธิภาพสูงสุด เพราะผลิตมาจากซิลิคอนเกรดที่ดีที่สุด โดยมีประสิทธิภาพ
ในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยอยู่ที่ 16-17% ต้องการพื้นที่ในการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์น้อยที่สุด และมีอายุการใช้งานยาวนานเฉลี่ยประมาณ 25 ปีขึ้นไป ส่วนข้อเสียคงจะเป็นเรื่องของราคานั้นเองเพราะคุณภาพที่สูงทำให้ต้องแลกมากับราคาที่สูงเป็นเงาตามตัว อย่างเลี่ยงไม่ได้ ทำให้ในการติดตั้งใช้งานบางครั้งถ้าเราเลือกแผงโซล่าเซลล์ชนิดอื่นจะคุ้มค่ามากกว่า
- โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline Silicon Solar Cells)
ผลิตมาจากผลึกซิลิคอน สามารถที่จะนำเอาซิลิคอนเหลวมาเทใส่โมลด์ที่เป็นสี่หลี่ยมได้เลย ก่อนที่จะนำมาตัดเป็นแผ่นบางอีกที จึงทำให้เซลล์แต่ละเซลล์เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ไม่มีการตัดมุม สีของแผงจะออก น้ำเงิน ไม่เข้มมาก ข้อดีคือมีขั้นตอนกระบวนการผลิตที่ง่าย ไม่ซับซ้อนมีประสิทธิภาพการใช้งานในที่อุณหภูมิสูงได้ดี และมีราคาถูกกว่า เมื่อเทียบกับชนิดโมโนคริสตัลไลน์ ส่วนข้อเสียนั้นประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 14-15% ซึ่งต่ำกว่าชนิดโมโนคริสตัลไลน์ทำให้มีประสิทธิภาพต่อพื้นที่ต่ำกว่า
- แผงโซล่าเซลล์ชนิด ฟิล์มบาง (Thin Film Solar Cells)
บางทีถูกเรียกว่า แผงโซล่าเซลล์อะมอร์ฟัส คือการนำสารที่สามารถแปลงพลังงานจากแสงอาทิตย์ไปเป็นกระแสไฟฟ้า มาฉาบเป็นฟิล์มบางๆ เช่น อะมอร์ฟัส Amorphous silicon (a-Si), Cadmium telluride (CdTe), Copper indium gallium selenide (CIS/CIGS) และ Organic photovoltaic cells (OPC) แผ่นชนิดนี้มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 7-13% ทั้งนี้ โซล่ารูฟท็อป ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่นำมาทำเป็นฟิล์มฉาบ แต่สำหรับบ้านเรือนโดยทั่วไปแล้ว ไม่ค่อยนิยมใช้แผงโซล่าเซลล์ชนิดนี้ ข้อดีของแผงโซล่าเซลล์ชนิดนี้คือ มีราคาถูก ผลิตได้ง่าย ทนต่ออากาศร้อนได้ดี ข้อเสียที่เห็นได้ชัดคือ มีประสิทธิภาพต่ำมีประสิทธิภาพต่อพื้นที่ต่ำสิ้นเปลืองค่าโครงสร้างและอุปกรณ์อื่นๆ ไม่เหมาะนำมาใช้ตามหลังคาบ้าน
นอกจากนี้ยังมีปัจจัยภายนอกต่างๆ ที่ทำให้แผงโซล่าเซลล์มีประสิทธิภาพไม่ดีเท่าที่ควร เช่น ปริมาณแสงอาทิตย์ต่อวันน้อย สภาพอากาศ ปริมาณค่าฝุ่น (ฝุ่นทำให้แสงส่องผ่านลงมาได้น้อย) การติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ไปในทิศทางที่ไม่ถูกต้อง(อ่านบทความต่อ) รวมถึง ปรากฏการณ์ PID Potential Induced Degradation (อ่านบทความต่อ) อีกด้วย
จึงสรุปได้ว่าแผงโซล่าเซลล์ทั้ง 3 ชนิด ต่างก็มีทั้งข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเหมาะสมกับการใช้งาน ซึ่งปัจจุบันแผงโซลาเซลล์ทั้ง 3 ชนิดก็ไปอยู่ตามเครื่องมืออุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องคิดเลข ไฟจราจร ไฟสปอร์ตไลท์โซล่าเซลล์ โคมไฟถนนโซล่าเซลล์ ระบบโซลารูฟท็อป แม้กระทั้งบนดาวเทียมหรือยานอวกาศก็ยังมีแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งอยู่
ที่มา: www.gump.in.th/article/535
www3.egat.co.th/re/solarcell/solarcell.htm\29 กค 2558
Eduardo Lorenzo, Energy Collected and Delivered by PV Modules,” Handbook of photovoltaic science and engineering, Chapter 20, John Wiley & Sons, 2003
รองศาสตราจารย์ ดร.กาณฑ์ เกิดชื่น
MR.Natthawut Henghom , Senior Electrical Engineer
