เรื่องน่ารู้ “โซล่าเซลล์” ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร?

???? แหล่งพลังงานสำคัญแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ พลังงานฟอสซิล หรือพลังงานสิ้นเปลือง เช่น ถ่านหิน น้ำมันดิบ และก๊าซธรรมชาติ กับพลังงานทดแทน หรือพลังงานหมุนเวียน เช่น น้ำ ลม ชีวมวล นิวเคลียร์ และแสงอาทิตย์ ปัจจุบันคนส่วนใหญ่มักจะหันมาใช้พลังงานทดแทนกันเป็นจำนวนมาก เนื่องจากเป็นพลังงานที่ไม่มีวันหมดและหามาทดแทนได้ ต่างจากพลังงานฟอสซิลที่มีอยู่อย่างจำกัดและกำลังจะหมดไปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

❝ นอกจากนี้ การเผาไหม้ฟอสซิลเพื่อให้ได้พลังงานมาต้องแลกกับการปล่อยก๊าซต่าง ๆ สู่ชั้นบรรยากาศ จนทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกและส่งผลให้โลกร้อน จึงทำให้พลังงานทดแทนเข้ามามีบทบาทสำคัญ คือ “พลังงานแสงอาทิตย์” ที่สามารถนำมาเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าด้วย “โซล่าเซลล์” ได้ วันนี้ KACHA จะพาทุกคนไปทำความรู้จักกับกระบวนการและความน่าสนใจของสิ่งประดิษฐ์ชนิดนี้ว่าสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างไรกัน? ???? ❞

▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾ ▾

โซล่าเซลล์ (Solar Cell) คืออะไร?

โซล่าเซลล์ หรือเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ประโยชน์หลัก ๆ คือ การใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งที่ไม่มีวันหมด เป็นพลังงานสะอาด ปราศจากมลพิษ สามารถนำมาใช้ทดแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลได้ นอกจากนี้ยังนำไปใช้งานได้หลากหลาย ผลิตไฟฟ้าได้ทุกขนาดตั้งแต่เล็กจนถึงใหญ่ และช่วยให้การผลิตไฟฟ้าใช้เองเป็นเรื่องง่าย เพราะผลิตที่ไหนก็ใช้ที่นั่นได้เลย ไม่ต้องคำนึงถึงการนำส่ง ใช้ต้นทุนในการผลิตที่ต่ำ โดยกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จาก Solar Cell จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง +/- ซึ่งเราสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทันที รวมทั้งสามารถนำไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่ และใน Power Bank ได้

ประเทศไทยมีการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์มานานแล้ว การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า หรือการใช้โซล่าเซลล์ เพิ่งจะเริ่มในปี 2519 หรือประมาณ 22 ปี โดยมีกรมพัฒนาและส่งเสริมพลังงาน, กรมโยธาธิการ, การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค และการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย เป็นผู้ดูแลหลัก  

???? กระบวนการในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้า

การเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าจะต้องประกอบด้วยอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น แผงโซล่าเซลล์, เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (อินเวอร์เตอร์), ตู้กระแสสลับ, มิเตอร์วัดกระแสสลับ และหม้อแปลงไฟฟ้า

โดยกระบวนการไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเมื่อ “แสงอาทิตย์” ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงาน มากระทบกับ “แผงโซล่าเซลล์” ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำ จนเกิดเป็นการถ่ายทอดพลังงาน ทำให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น หลังจากนั้นก็เคลื่อนที่ต่อไปยังเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเพื่อทำให้กลายเป็นกระแสสลับ เสร็จแล้วก็ส่งต่อไปสู่มิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อเพิ่มแรงดันและส่งใช้งานต่อไป

ประเภทของ “โซล่าเซลล์” 

โซล่าเซลล์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ โซล่าเซลล์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำซิลิคอน (Silicon Semiconductor) และโซล่าเซลล์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำแบบผสม (Compound Semiconductor) ซึ่งที่เห็นกันทั่วไปและนิยมใช้ส่วนใหญ่ คือ โซล่าเซลล์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำซิลิคอน ซึ่งก็จะมีแบ่งแยกย่อยเพิ่มเติมตามลักษณะได้ 2 แบบ คือ แบบที่อยู่ในรูปผลึก (Crystal) และแบบที่ไม่อยู่ในรูปผลึก (Amorphous) โดยโซล่าเซลล์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำซิลิคอนที่คนไทยนิยมใช้มีทั้งหมด 3 ชนิดหลัก ดังนี้

1) โซล่าเซลล์แบบผลึกเดี่ยว

โซล่าเซลล์แบบผลึกเดี่ยว โมโนคริสตัลไลน์ หรือซิงเกิลคริสตัลไลน์ (Mono Crystalline/Single Crystalline) มีลักษณะเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมจัตุรัสวางเรียงกันในแนวราบคล้ายการปูกระเบื้อง โดยมีเส้นสีเงินทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้า ซึ่งถือเป็นโซล่าเซลล์ชนิดแรกที่ถูกสร้างขึ้น แม้จะมีราคาแพงแต่ก็มีประสิทธิภาพสูงกว่าแผงโซล่าเซลล์ชนิดอื่น

2) โซล่าเซลล์แบบผลึกรวม

โซล่าเซลล์แบบผลึกรวม โพลีคริสตัลไลน์ หรือมัลติคริสตัลไลน์  (Poly Crystalline/Multi Crystalline) มีลักษณะเป็นสีน้ำเงิน พร้อมคริสตัลสีรุ้ง เป็นโซล่าเซลล์ที่สร้างขึ้นต่อยอดจากโซล่าเซลล์แบบผลึกเดี่ยว

3) โซล่าเซลล์แบบฟิล์มบาง

โซล่าเซลล์แบบฟิล์มบางซิลิคอน (Thin film) หรืออะมอร์ฟัสซิลิคอน (Amorphous) มีลักษณะเป็นสีดำ อาจจะมีเส้นราง ๆ เป็นบางครั้ง เป็นโซล่าเซลล์ที่ไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าไร ส่วนมากจะใช้ในฟาร์มขนาดใหญ่ หรือนำไปใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็กต่าง ๆ เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกา เป็นต้น

ส่วนโซล่าเซลล์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำแบบผสม หรือทำมาจากสารประกอบอื่น ๆ (Compound Semiconductor) เป็นโซล่าเซลล์ที่ไม่ค่อยนิยมใช้ในประเทศไทย รวมถึงพื้นที่ต่าง ๆ บนโลกมากนัก เนื่องจากโซล่าเซลล์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพสูงมาก อย่างน้อยก็ 25% ขึ้นไป จึงทำให้ราคาแพงเกินเอื้อม ดังนั้น การใช้งานหลักจึงเป็นบนอวกาศ ดาวเทียม และระบบรวมแสง อีกทั้งยังเหมาะกับพื้นที่ที่มีขนาดจำกัดและมีปัญหาเรื่องการรองรับน้ำหนักด้วย

???? เลือกซื้อโซล่าเซลล์ อย่างไรดี?

✔ ควรเลือกชนิดให้เหมาะสม
โซล่าเซลล์แต่ละชนิดมีคุณสมบัติและราคาแตกต่างกัน โดย แผ่นโซล่าเซลล์แบบผลึกเดี่ยว จะมีประสิทธิภาพสูงที่สุด และราคาสูงมาก ส่วน แผ่นโซล่าเซลล์แบบผลึกรวม จะมีประสิทธิภาพรองลงมา และราคาจะถูกลง จึงทำให้ได้รับความนิยมมากที่สุด สำหรับแผ่นโซล่าเซลล์แบบฟิล์มบาง จะมีประสิทธิภาพน้อยที่สุด และมีอายุการใช้งานสั้น แต่จะทำงานได้ดีกว่าในพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงต่ำ และพื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง และยังมีราคาถูกที่สุด

✔ ควรคำนึงถึง ขนาด, กำลังการผลิต และประสิทธิภาพ
ความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่ระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ไว้ เป็นสิ่งที่ต้องพิจารณา เพราะถ้าหากราคาเท่ากัน แต่โซล่าเซลล์อีกชนิดให้ประสิทธิภาพสูงกว่า จะถือว่าคุ้มค่ามากยิ่งกว่า อย่างไรก็ตาม โซล่าเซลล์ที่มีกำลังผลิตไฟฟ้ามาก จะมีขนาดใหญ่ขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นจึงต้องพิจารณาควบคู่กันไป ให้เหมาะสมกับความต้องการในการใช้ไฟฟ้าด้วย

✔ ควรเปรียบเทียบค่ากำลังไฟ
เลือกเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หรืออินเวอร์เตอร์ ให้มีขนาดเหมาะสม คือ เลือกค่ากำลังไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์ให้มากกว่าค่ากำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดรวมกันประมาณ 30-40%

✔ เลือกใช้ของที่มีคุณภาพ
เลือกสายไฟและเบรกเกอร์ที่มีคุณภาพ โดยสำหรับสายไฟควรเลือกให้มีความทนทานต่ออุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียสขึ้นไป และต้องทนน้ำและทนความร้อนด้วย

✔ เลือกใช้อุปกรณ์เสริมให้เหมาะสม
ควรเลือกซื้ออุปกรณ์ป้องกันต่าง ๆ เพื่อช่วยให้เครื่องทำงานได้ต่อเนื่อง ไม่สะดุด แม้จะเกิดเหตุฉุกเฉินจนทำให้ความดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างรวดเร็วก็ตาม

✔ ราคา
ราคาของโซล่าเซลล์ไม่สามารถระบุได้อย่างชัดเจน ดังนั้น การเลือกซื้อโซล่าเซลล์ในราคาที่ถูกที่สุด ไม่ได้หมายความว่าจะดีที่สุด ควรดูปัจจัยอื่น ๆ ควบคู่กันไปด้วย เช่น ประเทศผู้ผลิต คุณภาพ และอุปกรณ์ที่นำมาใช้ประกอบ

✔ การรับประกัน
สิ่งสุดท้ายที่ควรพิจารณาก่อนซื้อ คือ ประกัน เพราะของถูกมักรับประกันในระยะเวลาสั้น ๆ ส่วนใหญ่จะรับประกันอุปกรณ์และความเสียหายที่เกิดจากการผลิต 10 ปี ในขณะที่บางบริษัทจะมีประกันกำลังการผลิตด้วย เช่น รับประกันกำลังการผลิต 80% ของกำลังการผลิตเริ่มต้นในปีที่ 25

นอกจากนี้ผู้ผลิตบางรายยังให้ประกันจากบริษัทประกันภายนอกอีกขั้นหนึ่ง เพื่อช่วยเพิ่มความเชื่อมั่น เนื่องจากธุรกิจโซล่าเซลล์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีความเสี่ยงที่อาจจะทำให้หลายบริษัทเกิดการควบรวมหรือปิดกิจการ

???? ราคาโซลาร์เซลล์สำหรับบ้านเรือน ข้อมูลจากโครงการโซลาร์ภาคประชาชน กกพ. ได้มีการคาดการณ์งบประมาณในการติดตั้งโซล่ารูฟ หรือโซล่าเซลล์บนหลังคาสำหรับบ้านเรือนไว้ โดยระบุว่า ถ้าหากใช้พื้นที่ในการติดตั้งประมาณ 8-10 ตารางเมตร มีต้นทุนเฉลี่ยประมาณ 35,000 บาท ต่อการผลิตไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ หลังการติดตั้งและนำมาใช้เฉลี่ยแล้ว โซลาร์เซลล์ทุก ๆ 1,000 วัตต์ จะช่วยลดค่าไฟได้ 500-700 บาท แถมยังนำไฟฟ้าส่วนที่เหลือไปจำหน่ายต่อให้กับการไฟฟ้าฯ ได้อีกด้วย ????

โซลาร์ รูฟ (Solar Roof) คือ ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ติดตั้งบนหลังคา โดยใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar Module) ที่ติดตั้งบนหลังคาที่พักอาศัยหรืออาคารต่าง ๆ รับพลังงานแสงเข้ามาเปลี่ยนเป็นไฟฟ้ากระแสตรง ก่อนส่งไปยังเครื่องแปลงไฟ (Inverter) เพื่อเปลี่ยนจากไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ แล้วนำพลังงานไฟฟ้าที่ได้ไปใช้งานต่อไป โดยจะใช้เองภายในครัวเรือนหรือนำไปจำหน่ายให้กับภาครัฐก็ได้ ซึ่งสามารถติดตั้งได้กับหลังคา ทุกประเภท ได้แก่ หลังคากระเบื้องซีแพคโมเนีย, หลังคาลอนคู่, หลังคาคอนกรีต, หลังคาเมทัลชีท, และหลังคากระเบื้องแบบเรียบ ยกเว้นหลังคาที่ใช้โครงไม้ หลังคาสังกะสี และหลังคาที่มีร่มเงาปกคลุมตลอดทั้งวัน

???? การกำจัดโซล่าเซลล์ เป็นแบบไหนกัน . . .

เนื่องจากการใช้โซล่าเซลล์ในประเทศไทยเพิ่งมีการเริ่มใช้ได้ไม่นาน ซึ่งโซล่าเซลล์แต่ละแผ่นจะมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 20-25 ปี จึงทำให้ทุกวันนี้ยังไม่มีรูปแบบการกำจัดโซล่าเซลล์ที่แน่ชัด ดังนั้น จึงมุ่งเน้นไปที่การส่งต่อให้กับผู้ประกอบการที่รับจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์โดยตรงแทน โดยผู้ประกอบการแต่ละรายจะนำไปทำการรีไซเคิลให้เหมาะสมกับโซล่าเซลล์แต่ละชนิด เช่น การคัดแยกวัสดุด้วยความร้อนประมาณ 600 องศาเซลเซียส และกระบวนการทางเคมี เพื่อกำจัดสารเคลือบป้องกันการสะท้อน ก่อนจะนำไปหลอมเป็นแท่งผลึกซิลิคอน แล้วนำกลับมาผลิตเป็นโซลาร์เซลล์อีกครั้ง

❝ จะเห็นได้ว่า “โซล่าเซลล์” เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่น่าสนใจไม่น้อยเลยทีเดียว เพราะนอกจากจะมีประโยชน์ในเรื่องของการใช้พลังงานทดแทนแทนพลังงานฟอสซิล และการใช้พลังงานสะอาด ไม่สร้างมลพิษ จนช่วยลดภาวะโลกร้อนแล้ว ยังมีประโยชน์ต่อตัวเราและครอบครัว และการติดแผ่นโซล่าเซลล์ไว้บนหลังคาช่วยลดความร้อนในบ้านได้ แถมการผลิตไฟฟ้าใช้เองยังช่วยประหยัดค่าไฟลงด้วย และอีกไม่กี่ปีข้างหน้าคงได้เห็นการใช้โซล่าเซลล์ในประเทศไทยเพิ่มมากขึ้นแน่นอน ???? ❞