เมื่อจะให้กล่าวถึงพลังงานทดแทนหรือพลังงานไฟฟ้าทางเลือกที่เราสามารถใช้งานได้ง่ายกว่าอดีตก็คงจะหนีไม่พ้น “พลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์” ที่ใช้ “โซล่าเซลล์” ในการผลิตนั้นเองครับ วันนี้เราจึงอยากพาทุกๆ ท่านไป “ทำความรู้จักกับหลักการทำงานของโซล่าเซลล์” กันครับ จะทำงานอย่างไรบ้างนั้น…เราไปชมกันเล้ยย!!!
หลักการทำงานของโซล่าเซลล์
โซล่าเซลล์ (Solar Cell) หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ในการผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำชนิดพิเศษ ที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า (Solar Cell) โดยพลังงานกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโซล่าเซลล์นั้น เป็นไฟฟ้ากระแสตรง หรือ (DC) ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทันที แต่ต้องอาศัยแบตเตอรี่ในการเก็บประจุสำหรับใช้งานนั้นเองครับ
โดยหลักการทำงานของโซล่าเซลล์ มีดังต่อไปนี้
●แผงโซล่าเซลล์ รับแสงแดด เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ปรับแรงดันไฟฟ้าที่ได้ให้เป็น 12V ด้วยเครื่องควบคุมประจุ (Solar Charge Controller) เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ กระแสไฟฟ้าที่ได้เป็นกระแสตรง (DC)
●เก็บสำรองพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ (ในกรณีที่ระบบโซล่าเซลล์เป็นแบบ Off Grid)
●แปลงไฟฟ้าจากกระแสตรง (DC) เป็นกระแสสลับ (AC) โดยใช้ตัวแปลงกระแสหรืออินเวอร์เตอร์ (Inverter) ทำให้สามารถนำไฟฟ้าที่ได้ไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Load) หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไปภายในบ้านได้
เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุลบและบวกขึ้น ได้แก่ อิเล็กตรอนและ โฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้างสนามไฟฟ้าภายในเซลล์ เพื่อแยกพาหะนำไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนไปที่ขั้วลบ และพาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไปที่ขั้วบวก (ปกติที่ฐานจะใช้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ขั้วไฟฟ้าด้านหลังจึงเป็นขั้วบวก ส่วนด้านรับแสงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ขั้วไฟฟ้าจึงเป็นขั้วลบ) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง เมื่อต่อให้ครบวงจรไฟฟ้าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลขึ้น
โซล่าเซลล์มีกี่ระบบ
โซล่าเซลล์หรือ เซลล์แสงอาทิตย์ แบ่งออกเป็น 3 ระบบ คือ
●เซลล์แสงอาทิตย์แบบอิสระ (PV Standalone system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ได้รับการออกแบบสำหรับใช้งานในพื้นที่ชนบทที่ไม่มีระบบสายส่งไฟฟ้า อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ และอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ
●เซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจำหน่าย (PV Grid connected system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับผลิตไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยตรง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง หรือพื้นที่ที่มีระบบจำหน่ายไฟฟ้าเข้าถึง อุปกรณ์ระบบที่สำคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์เปลี่ยนระบบไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับชนิดต่อกับระบบจำหน่ายไฟฟ้า
●เซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system) เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสำหรับทำงานร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าอื่นๆ เช่น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลม และเครื่องยนต์ดีเซล ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กับพลังงานลม และไฟฟ้าพลังน้ำ เป็นต้น โดยรูปแบบระบบจะขึ้นอยู่กับการออกแบบตามวัตถุประสงค์โครงการเป็นกรณีเฉพาะ
ข้อดีของการใช้โซล่าเซลล์
●พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่มีค่าใช้จ่ายและเป็นพลังงานจากธรรมชาติที่ไม่มีวันหมด สามารถผลิตได้ทุกพื้นที่บนโลกตราบใดที่มีแสงอาทิตย์ส่องถึง
●นำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น ผลิตกระแสไฟฟ้าหรือความร้อน และในกระบวนการผลิต แปรรูป และใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเหมือนแหล่งพลังงานอื่น
●ใช้ผลิตไฟฟ้าได้ทุกขนาด ตั้งแต่ขนาดย่อยไปจนถึงขนาดใหญ่อย่างโรงงานไฟฟ้า
เป็นอย่างไรกันบ้างครับกับข้อมูลเกี่ยวกับ “หลักการทำงานของโซล่าเซลล์” ที่เราได้นำมาฝากท่านผู้อ่านกันในบทความข้างต้นนี้ หวังว่าจะเป็นประโยชน์และความรู้ที่ดีสำหรับทุกๆ ท่านกันนะครับ
