เซลล์แสงอาทิตย์มีกลไกลการเปลี่ยนรูปพลังงานอย่างไร

  >> เซลล์แสงอาทิตย์ หรือโซลาร์ เซลล์ (Solar Cell) เป็นสิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง เซลล์แสงอาทิตย์ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์แล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ได้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
   >> เซลล์แสงอาทิตย์ เป็นอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าที่ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงอื่นใดนอกจากแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นพลังงานที่ได้เปล่า ไม่มีของเสียที่จะทำให้เกิดมลพิษขณะใช้งาน เป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ขณะทำงาน จึงไม่มีปัญหาด้านความสึกหรอ หรือต้องการการบำรุงรักษาเหมือนอุปกรณ์ผลิตพลังงานไฟฟ้าแบบอื่นๆ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ด้วยน้ำมันดีเซล นอกจากนั้นเซลล์แสงอาทิตย์ยังมีน้ำหนักเบา จึงทำให้ได้อัตราส่วนระหว่างกำลังไฟฟ้าต่อน้ำหนักได้ดีที่สุด
     ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน ประกอบด้วย แผงเซลล์แสงอาทิตย์ติดตั้งบนหลังคา ภายในจะมีชุดแปรงกระแสไฟฟ้า (อินเวอร์เตอร์) โดยมีหลักการทำงานของระบบดังนี้
     1. เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคาเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมดจะผลิตกระแสไฟ้ฟ้าตรง ผ่านระบบควบคุมเข้าอินเวอร์เตอร์
     2. อินเวอร์เตอร์จะเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับจ่ายเข้าระบบไฟฟ้าภายในบ้าน
     3. ในช่วงที่ความเข้มของแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ หรือมีการใช้อุปกรณ์ที่ใช้กำลังไฟฟ้าสูงกว่ากำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์แล้ว ระบบก็จะนำกำลังไฟฟ้าส่วนขาดจากระบบจำหน่ายไฟ้ฟ้าแบบปกติของการไฟฟ้าฯ มาใช้เพื่อให้อุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถทำงานได้

ประเภทของการใช้งาน
     ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานแสงอาทิตย์บนหลังคาบ้าน เหมาะสมกับผู้ที่ต้องการใช้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนเพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าเสริมกับระบบไฟฟ้าปกติภายในบ้าน

ประโยชน์ของเทคโนโลยี
     >> สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าที่ต้องจ่ายให้กับการไฟฟ้าฯ โดยจะประหยัดค่าไฟฟ้าในส่วนที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ทดแทนการใช้ไฟปกติ
     >> ลดผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมอันเนื่องมาจากการผลิตไฟฟ้าด้วยรูปแบบอื่นเช่น การผลิตไฟฟ้าจากน้ำมัน หรือถ่านหิน ซึ่งเชื้อเพลิงเหล่านี้มีส่วนทำลายสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติทั้งสิ้น
     >> ส่งเสริม และปลูกจิตสำนึกให้รับรู้ถึ งเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าที่สะอาด รู้คุณค่าของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จริง และร่วมกันใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างประหยัด

ข้อพิจารณาในการนำมาใช้
     ลักษณะของบ้าน
     หลังคาบ้านที่ติดตั้งจะต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะสามารถรองรับน้ำหนักของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้
     แหล่งพลังงาน
     ต้องไม่มีร่มเงามาบดบังทิศทางของแสงอาทิตย์ที่ส่องลงไปบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบนหลังคาบ้าน เพราะเซลล์แสงอาทิตย์ต้องใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ในการผลิตไฟฟ้า

พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานสะอาด มีความน่าเชื่อถือ เป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่เรามี และสามารถนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆ เพื่อช่วยเพิ่มพลังให้กับบ้านหรือธุรกิจของพวกเราทุกคน หลักการทำงานส่วนใหญ่จะพึ่งพาอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Solar-powered Photovoltaic” หรือ “PV” เป็นแผงที่จะรับพลังงานจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ด้วยโฟตอนของแสงจากดวงอาทิตย์ เพื่อเปลี่ยนมันเป็นพลังงานที่ใช้ในบ้านและอุตสาหกรรม

ระบบรับแสงอาทิตย์บนหลังคา

ถือเป็นระบบที่มีความนิยมใช้สำหรับการติดตั้งมากที่สุด แผงรับแสงจะติดตั้งอยู่บนหลังคา เพราะมันเป็นตำแหน่งที่ไม่มีอะไรมาบดบังแสงได้ โดยเฉพาะช่วง 9 โมงเช่า ถึง บ่าย 3 เป็นช่วงที่แดดจัดมาก การติดตั้งแบบหันไปทางทิศใต้จะให้ประโยชน์สูงสุด แต่ทิศทางอื่น ๆ อาจให้การผลิตที่เพียงพอแก่การใช้งาน ต้นไม้หรือปัจจัยอื่นๆ ที่ทำให้เกิดเงาระหว่างวัน จะทำให้การผลิตพลังงานลดลงอย่างมาก และมันเป็นเรื่องที่สำคัญมากๆ ที่เราจะต้องให้ความสนใจ
เพราะว่าแค่แผงส่วนหนึ่งที่ประกอบไปด้วย 36 เซลล์ถูกบังโดยเงา ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานอาจลดลงมากถึง 50% ผู้รับเหมาติดตั้งที่มีประสบการณ์ จะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Solar Pathfinder เพื่อระบุพื้นที่ที่อาจเกิดเงาทอดผ่านอย่างระมัดระวังก่อนการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ แต่ก็ไม่ใช่ว่าทุกบ้านจะมีหลังคาที่ลาดเอียงเหมาะสมกับใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ ผู้ผลิตบางรายจึงหันมาสร้างแผงที่สามารถหมุนไปตามทิศทางของแสงแดดได้อัตโนมัติ

แผงโซล่าเซลล์

โซล่าเซลล์ สร้างมาจากซิลิกอนที่เปลี่ยนแสงแดดที่เข้ามาเป็นไฟฟ้าแทนที่จะเป็นความร้อน ประกอบด้วยฟิล์มเชิงบวกและเชิงลบของซิลิกอนที่วางอยู่ใต้แผ่นกระจกบางๆ เมื่อโฟตอนของแสงอาทิตย์กระทบกับเซลล์เหล่านี้พวกมันจะกระแทกอิเล็กตรอนออกจากซิลิคอน อิเล็กตรอนอิสระที่มีประจุลบ จะถูกดึงดูดไปที่ด้านหนึ่งของเซลล์ซิลิกอน ซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สามารถรวบรวมและนำมาใช้งานได้ กระแสพลังงานเหล่านี้จะถูกรวบรวมโดยการเดินสายโซลาร์เซลล์แต่ละตัวรวมกันเป็นชุด เพื่อสร้างเป็นแผงโซล่าเซลล์
หลังจากนั้นจะเชื่อมสายเคเบิลกับแผงโซล่าเซลล์เข้ากับกล่องรวมสาย ซึ่งเป็นฟิวส์ที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันสายเคเบิลแต่ละโมดูล และมีหน้าที่ในการจ่ายพลังงานให้กับอินเวอร์เตอร์ กระแสไฟฟ้าที่ผลิตในขั้นตอนนี้คือ DC (กระแสตรง) และจะต้องแปลงเป็น AC (กระแสสลับ) ที่เหมาะสมสำหรับใช้ในบ้านหรือธุรกิจ อินเวอร์เตอร์เปลี่ยนกระแสไฟฟ้า DC ที่รับมาจากแผงโซลาร์เซลล์เป็น AC 120 โวลต์ที่สามารถนำไปใช้งานได้ทันทีโดยการเชื่อมต่ออินเวอร์เตอร์โดยตรงกับเซอร์กิตเบรกเกอร์ในแผงควบคุมไฟฟ้าหลัก เมื่อใดก็ตามที่คุณผลิตกระแสไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณมากกว่าที่คุณบริโภค มิเตอร์ไฟฟ้าก็จะเดินถอยหลังกลับ!