การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์

“เซลล์แสงอาทิตย์” (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสาร กึ่งตัวนำ ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ (หรือแสงจากหลอดแสงสว่าง) ให้เป็นพลัง งานไฟฟ้าโดยตรง และไฟฟ้าที่ได้นั้นจะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) จัดว่าเป็น แหล่งพลังงานทดแทนชนิดหนึ่ง (Renewable Energy) สะอาดและไม่สร้างมลภาวะใดๆ ขณะใช้งาน

หลักการทำงานและการใช้งานทั่วไปของเซลล์แสงอาทิตย์
–โครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้กันมากที่สุดได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสาร กึ่งตัวนำ ซึ่งวัสดุสารกึ่งตัวนำที่ราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลกได้แก่ ซิลิคอน ซึ่งถลุง ได้จากควอตไซต์หรือทราย และผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ตลอดจนการทำให้ตกผลึก

– เซลล์แสงอาทิตย์หนึ่งแผ่นอาจมีรูปร่างเป็นแผ่นวงกลม (เส้นผ่าศูนย์กลาง 5 นิ้ว) หรือแผ่นสี่เหลี่ยมจตุรัส (ด้านละ 5 นิ้ว) มีความหนาประมาณ 200-400 ไมครอน (ประมาณ 0.2-0.4 มิลลิเมตร) และต้องนำมาผ่านกระบวนการแพร่ซึมสารเจือปนในเตาอุณหภูมิสูง (ประมาณ 1000 ํ ซ) เพื่อสร้างร้อยต่อพีเอ็น ขั้วไฟฟ้าด้านหลังเป็นผิวสัมผัสโลหะเต็มหน้า ส่วนขั้วไฟฟ้าด้านหน้าที่รับแสงจะมีลักษณะเป็นลายเส้นคล้ายก้างปลา

–เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ จะเกิดการสร้างพาหะนำไฟฟ้าประจุ ลบและประจุบวกขึ้นซึ่งได้แก่ อิเล็กตรอน และโฮล โครงสร้างรอยต่อพีเอ็นจะทำหน้าที่สร้าง สนามไฟฟ้าภายในเซลล์เพื่อแยกพาหะไฟฟ้าชนิดอิเล็กตรอนให้ไหลไปที่ขั้วลบ และทำให้ พาหะนำไฟฟ้าชนิดโฮลไหลไปที่ขั้วบวก ด้วยเหตุนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าแบบกระแสตรงขึ้น ที่ขั้วทั้งสอง เมื่อเราต่อเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับเครื่องไฟฟ้า (เช่น หลอดแสงสว่าง มอเตอร์ ฯลฯ) ก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร

– เซลล์แสงอาทิตย์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 นิ้ว จะให้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรประมาณ 3 แอมแปร์ และให้แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดประมาณ 0.5 โวลต์ ถ้าต้องการให้ได้กระแสไฟฟ้า มากๆ ก็ทำได้โดยการนำเซลล์มาต่อขนานกัน หรือถ้าต้องการให้แรงดันไฟฟ้าสูงๆ ก็ทำได้โดย การนำเซลล์มาต่ออนุกรมกัน เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีขายอยู่ในท้องตลาดจะถูกออกแบบให้อยู่ใน กรอบอลูมเนียมสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งเรียกว่า แผง หรือมอดูล

– เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลออกจากเซลล์แสงอาทิตย์เป็นชนิดกระแสตรง ดังนั้น ถ้าผู้ใช้ต้องการนำไปจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ต้องต่อเซลล์แสง อาทิตย์เข้ากับอินเวอร์เตอร์ (Inverter) ซึ่งเป็นอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าจากกระแสตรงให้เป็นกระแส สลับก่อน

 

 

 

 

– ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงในเวลากลางวัน เช่น หลอดแสง สว่างกระแสตรงสามารถต่อตเซลล์แสงอาทิตย์กับเครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงได้โดยตรง
– ถ้าจ่ายไฟฟ้าให้เครื่องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในเวลากลางวัน เช่น ตู้เย็น เครื่องปรับ อากาศ ในระบบจะต้องมีอินเวอร์เตอร์ด้วย

– ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้าในเวลากลางคืนด้วย จะต้องมีแบตเตอรี่เพิ่มเข้ามาในระบบด้วย กล่องควบคุมการประจุไฟฟ้าทำหน้าที่
1.เลือกว่าจะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังอินเวอร์เตอร์หรือส่งไปยังแบตเตอรี่ หรือ
2.ตัดเซลล์แสงอาทิตย์ออกจากระบบและต่อแบตเตอรี่ตรงไปยังอินเวอร์เตอร์

–อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสตรงให้เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ ในการแปลงดังกล่าวจะมีการสูญเสียเกิดขึ้นเสมอ โดยทั่วไปประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์มี ค่าประมาณร้อยละ 85-90 หมายความว่า ถ้าต้องการใช้ไฟฟ้า 85-90วัตต์ เราควรเลือกใช้ อินเวอร์เตอร์ขนาด 100 วัตต์ เป็นต้น ในการใช้งานควรติดตั้งอินเวอร์เตอร์ในที่ร่มอุณหภูมิ ไม่เกิน 40 ํ ซ ความชื้นไม่เกินร้อยละ 60 อากาศระบายได้ดี ไม่มีสัตว์ เช่น หนู งู มารบ กวน และมีพื้นที่ให้บำรุงรักษาได้เพียงพอ
– สถานที่ติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ควรเป็นที่โล่ง ไม่มีเงามาบังเซลล์ ไม่อยู่ใกล้ สถานที่เกิดฝุ่น อาจอยู่บนพื้นดิน หรือบนหลังคาบ้านก็ได้ ควรวางให้แผงเซลล์มีความลาด เอียงประมาณ 10-15องศา จากระดับแนวนอนและหันหน้าไปทางทิศใต้ การวางแผงเซลล์ ให้มีความลาดเอียงดังกล่าวจะช่วยให้เซลล์รับแสงอาทิตย์ได้มากที่สุดและช่วยระบายน้ำฝนได้ รวดเร็ว