การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
สารบญั
บทที่ 1 ทรพั ยากรพลังงานแสงอาทติ ย์............................................................................................................ 1
1.1 ดวงอาทติ ยเ์ ปน็ แหลง่ พลังงาน .............................................................................................................. 1
1.1.1 ข้อดีของพลังงานแสงอาทิตย์......................................................................................................... 1
1.1.2 สเปกตรมั พลงั งานแสงอาทติ ย์....................................................................................................... 2
1.2 การประมาณพลงั งานแสงอาทิตย์ท่ีมีอยู่ ............................................................................................... 4
1.2.1 รังสแี ละการฉายรังสี...................................................................................................................... 4
1.3 การผลิตไฟฟา้ ดว้ ยเซลลแ์ สงอาทติ ย์...................................................................................................... 6
1.3.1 ระบบผลติ กระแสไฟฟา้ เซลล์แสงอาทิตย์แบบอสิ ระ (PV stand alone system) ......................... 6
1.3.2 ระบบผลิตกระแสไฟฟา้ เซลล์แสงอาทติ ย์แบบต่อกบั ระบบจาหนา่ ยไฟฟา้ (PV grid connected
system)................................................................................................................................................. 7
1.3.3 ระบบผลติ กระแสไฟฟา้ เซลลแ์ สงอาทิตย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system)............................ 7
บทที่ 2 ระบบการผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์...................................................................................... 8
2.1 หลักการพื้นฐานของไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์.......................................................................................... 8
2.1.1 เซลลแ์ สงอาทิตย์กบั แผงเซลล์แสงอาทิตย์...................................................................................... 9
2.2 ชนดิ ของเซลลแ์ สงอาทติ ย์................................................................................................................... 11
2.3 ปจั จัยที่กาหนดประสทิ ธิภาพของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ ....................................................................... 17
2.4 การเพ่มิ ประสทิ ธภิ าพของระบบผลติ พลงั งานจากเซลล์แสงอาทติ ย์..................................................... 20
2.5 ป้ายแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ (Solar Cell Nameplate)......................................................................... 22
บทที่ 3 สว่ นประกอบของระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์.......................................................................................... 24
3.1 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์.......................................................................................................................... 24
3.1.1 ชนิดและเทคโนโลยี..................................................................................................................... 26
3.1.2 พิกัดของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์..................................................................................................... 26
3.1.3 การต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์เป็นอารเ์ รย์...................................................................................... 28
3.2 อินเวอรเ์ ตอร์...................................................................................................................................... 30
3.2.1 การแบง่ ชนดิ ของอินเวอร์เตอร์ .................................................................................................... 30
3.3 แบตเตอรี่ ........................................................................................................................................... 31
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทิตย์
3.3.1 ขอ้ มลู จาเพาะของแบตเตอรี่........................................................................................................ 33
3.3.2 ระดบั การชารจ์ แบตเตอร่ี ............................................................................................................ 33
3.3.3 ระดับการคายประจุ .................................................................................................................... 34
3.3.4 อายุแบตเตอรี่ ............................................................................................................................. 34
3.3.5 การต่อแบตเตอร่ีขนาดใหญ่......................................................................................................... 35
3.4 ตวั ควบคมุ การชารจ์ ประจุ (Charger controllers) ............................................................................ 38
3.5 อปุ กรณ์ป้องกนั ไฟฟา้ ......................................................................................................................... 39
3.5.1 สวิตชต์ ัดตอน.............................................................................................................................. 39
3.5.2 ฟิวสแ์ ละเซอร์กติ เบรกเกอร์......................................................................................................... 40
3.6 สายดนิ ............................................................................................................................................... 41
บทท่ี 4 รปู แบบของระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์................................................................................................... 42
4.1 ระบบทเ่ี ช่ือมตอ่ กับกรดิ (On-Grid System)...................................................................................... 42
4.2 ระบบอสิ ระ (Stand Alone System)................................................................................................ 42
4.3 ระบบไฮบริด (Hybrid System)......................................................................................................... 44
บทท่ี 5 ขนาดของระบบไฟฟ้าพลงั งานแสงอาทติ ย์ ........................................................................................ 45
5.1 โหลดไฟฟ้า......................................................................................................................................... 45
5.1.1 โหลดไฟฟา้ กระแสสลับ ............................................................................................................... 45
5.1.2 โหลดไฟฟ้ากระแสตรง ................................................................................................................ 45
5.2 การคานวณระบบพลังงานแสงอาทิตย์................................................................................................ 46
5.2.1 การประเมินความต้องการพลงั งาน ............................................................................................. 46
5.2.2 การหาขนาดแบตเตอรี่แบงก์ ........................................................................................................ 49
5.2.3 การประมาณพลงั งานแสงอาทิตย์ท่ีหาได้..................................................................................... 51
5.2.4 กาหนดขนาดของอารเ์ รย์แสงอาทติ ย์ .......................................................................................... 51
5.2.5 กาหนดขนาดตวั ควบคุมการชาร์จ ............................................................................................... 52
5.2.6 การเลอื กอินเวอร์เตอร์ ................................................................................................................ 53
บทท่ี 6 การติดตงั้ ระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์ขนาด 1 kWp ................................................................................. 55
6.1 เคร่อื งมือท่ีใชใ้ นการติดต้ังระบบ ......................................................................................................... 55
6.2 พน้ื ท่ตี ดิ ตั้งทเ่ี หมาะสม........................................................................................................................ 57
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
6.2.1 เสาเด่ียว...................................................................................................................................... 57
6.2.2 บนหลงั คา................................................................................................................................... 57
6.2.3 บนพน้ื ผวิ เรียบหรือพนื้ ดนิ ........................................................................................................... 58
6.3 การตดิ ตั้งแบตเตอรี่ ............................................................................................................................ 58
6.4 การตดิ ตั้งแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์........................................................................................................... 60
6.5 การติดตง้ั แผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคา........................................................................................... 71
6.5.1 เตรยี มหลังคาสาหรับการติดตง้ั ................................................................................................... 71
6.5.2 การติดตัง้ แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยบ์ นหลังคาที่แหลม ....................................................................... 74
6.5.3 การติดตง้ั ชดุ ตัวเล่อื นมาตรฐาน ................................................................................................... 75
6.6 การเช่ือมต่อส่วนประกอบต่าง ๆ ของระบบ ....................................................................................... 76
6.6.1 การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์........................................................................................................ 76
6.6.2 การตดิ ตั้งตัวควบคุมการชารจ์ ..................................................................................................... 78
6.6.3 วงจรระบบพลงั านแสงอาทิตย์..................................................................................................... 79
6.6.4 ประเภทของสายไฟและสายเคเบิล.............................................................................................. 79
6.7 ขั้นตอนการตดิ ตงั้ ............................................................................................................................... 81
บทท่ี 7 การบารงุ รักษาและการแก้ไขปัญหา.................................................................................................. 88
7.1 การบารุงรกั ษาแบตเตอรี่.................................................................................................................... 88
7.2 การบารุงรกั ษาแผงเซลล์แสงอาทิตย์................................................................................................... 91
7.3 การบารงุ รกั ษาอินเวอรเ์ ตอร์และเคร่อื งควบคุมการชาร์จประจุ........................................................... 92
7.4 การบารุงรักษาสายเคเบลิ และจดุ ต่อต่าง ๆ......................................................................................... 93
7.5 ปญั หาทพ่ี บและการแก้ไขปญั หาเบอื้ งตน้ ............................................................................................ 93
บทท่ี 8 ความปลอดภยั ในสถานทที่ างาน....................................................................................................... 97
8.1 ความเส่ียงและอนั ตราย...................................................................................................................... 97
8.1.1 การลดอันตรายจากไฟฟา้ ........................................................................................................... 98
8.2 ความปลอดภยั ส่วนบคุ คล................................................................................................................... 98
8.3 การปฏบิ ตั ิงานบนพืน้ ท่สี งู ................................................................................................................... 99
8.4 ประเภทของไฟและเครื่องดับเพลิง ...................................................................................................100
ภาคผนวก ...................................................................................................................................................103
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
ข้ันตอนการขออนุญาตติดตงั้ ระบบ On-Grid ในการผลติ ไฟฟา้ จากเซลล์แสงอาทิตยเ์ พื่อใช้เอง ...............103
ขน้ั ตอนการขออนุญาตตดิ ตง้ั ระบบ On-Grid ในการผลติ ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตยเ์ พ่ือจาหน่าย...........104
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
สารบญั รูป
รปู ที่ 1 พลังงานจากดวงอาทิตย์...................................................................................................................... 1
รปู ท่ี 2 สเปกตรมั พลังงานแสงอาทติ ย์ ............................................................................................................. 2
รูปท่ี 3 รังสดี วงอาทติ ยบ์ างสว่ นทผ่ี ่านเข้าสู่ช้ันบรรยากาศ ............................................................................... 3
รูปที่ 4 รังสีแสงอาทติ ย์ ................................................................................................................................... 4
รปู ท่ี 5 เปรียบเทยี บรงั สอี าทิตย์กับพ้ืนที่รบั รงั สี............................................................................................... 5
รปู ที่ 6 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบจ่ายโหลดโดยตรง................................................................ 6
รูปท่ี 7 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบอิสระทางานรว่ มกบั แบตเตอรี่.............................................. 6
รปู ที่ 8 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบต่อกบั ระบบจาหน่ายไฟฟ้า ............................................ 7
รูปที่ 9 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน ......................................................................... 7
รูปท่ี 10 ส่วนประกอบของเซลลแ์ สงอาทิตย์.................................................................................................... 8
รปู ที่ 11 เซลลแ์ สงอาทิตยก์ ่อนได้รับแสง......................................................................................................... 9
รูปท่ี 12 เซลล์แสงอาทติ ย์เมื่อเร่มิ ไดร้ ับแสง..................................................................................................... 9
รปู ท่ี 13 เซลลแ์ สงอาทิตย์เมื่อไดร้ บั แสงและเกดิ การไหลของกระแสไฟฟา้ ....................................................... 9
รปู ที่ 14 ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทิตย์ .................................................................................................... 10
รูปที่ 15 Crystalline silicon.......................................................................................................................... 10
รูปท่ี 16 ประเภทและประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทติ ย์ที่ทาจากสารก่ึงตัวนา ................................................. 11
รูปที่ 17 ผลกึ เดี่ยวของซิลิกอนบริสุทธ์ิ .......................................................................................................... 12
รูปที่ 18 แนวเลอ่ื ยแท่งผลกึ .......................................................................................................................... 12
รปู ท่ี 19 เซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบโมโนคริสตลั ไลน์............................................................................................ 12
รูปท่ี 20 แผงเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตัลไลน์...................................................................................... 12
รูปที่ 21 ก้อนโพลีคริสตลั ไลน์และการเล่ือยเป็นบลอ็ กสเ่ี หลยี่ ม...................................................................... 14
รูปที่ 22 การหนั่ ก้อนโพลคี ริสตัลไลนเ์ ปน็ เวเฟอร์สเ่ี หล่ยี มจตั ุรัส และการสรา้ งเป็นเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโพลคี รสิ ตัลไลน์
..................................................................................................................................................................... 14
รปู ท่ี 23 แผงเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบโพลีคริสตลั ไลน์และลักษณะทต่ี ิดตง้ั ........................................................ 14
รูปท่ี 24 แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์แบบฟิล์มบาง (Thin film).............................................................................. 15
รูปท่ี 25 การติดตง้ั แผงเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาโดยด้านซ้ายคือแผงแบบฟิล์มบางและดา้ นขวาคือแบบโมโนคริสตัลไลน์
..................................................................................................................................................................... 16
รปู ที่ 26 การติดตง้ั แผงท่เี หมาะสมสาหรับประเทศไทย ................................................................................... 18
รูปท่ี 27 ความสัมพนั ธ์ระหว่างกระแส แรงดันไฟฟ้า ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ความเขม้ แสงคา่ ตา่ ง ๆ........ 18
รปู ที่ 28 ความสัมพันธร์ ะหว่างกระแส แรงดันไฟฟ้า ของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ทอ่ี ุณหภมู ติ ่าง ๆ ....................... 19
รปู ที่ 29 การทางานของระบบ Passive Trackers........................................................................................ 20
รปู ที่ 30 การติดตามแบบแกนเดยี วแบบแกนเอียง........................................................................................... 21
รูปที่ 31 การติดตามแบบแกนเดียวแบบแกนนอน........................................................................................... 21
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รูปท่ี 32 การติดตามแบบแกนเดยี วแบบแกนตั้ง.............................................................................................. 21
รปู ที่ 33 การติดตามแบบสองแกน.................................................................................................................. 21
รูปที่ 34 ความสัมพันธ์ระหว่างกระเเส แรงดนั ไฟฟา้ และกาลังไฟฟ้า ................................................................ 22
รปู ที่ 35 ตวั ควบคุมการตดิ ตามกาลงั สงู สุด ..................................................................................................... 22
รูปที่ 36 คุณลกั ษณะทางไฟฟ้าของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์................................................................................. 23
รปู ท่ี 37 การประกอบเซลล์จนเปน็ อารเ์ รย์..................................................................................................... 24
รูปที่ 38 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์........................................................................................................................ 24
รูปที่ 39 อาร์เรย์แผงเซลล์แสงอาทติ ย์ ............................................................................................................ 25
รปู ท่ี 40 อารเ์ รย์แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ที่มากกว่าหน่ึงอาร์เรย์........................................................................... 25
รูปท่ี 41 ปจั จยั ทสี่ ่งผลต่อการผลติ พลังงานจากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์............................................................... 25
รูปที่ 42 ประเภทของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ................................................................................................... 26
รปู ท่ี 43 ฉลากบนแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ 85 วัตต์สงู สดุ (Wp) ........................................................................ 26
รปู ท่ี 44 การวดั แผงเซลลแ์ สงอาทิตย:์ กระแสไฟฟ้าลดั วงจร ......................................................................... 27
รูปที่ 45 การวัดแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย:์ แรงดนั ไฟฟา้ เปดิ วงจร........................................................................ 27
รปู ที่ 46 ตวั อย่างการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตยเ์ ปน็ อาร์เรย์............................................................................. 28
รปู ที่ 47 ตัวอยา่ งการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีเหมือนกันแบบอนุกรม ......................................................... 28
รูปท่ี 48 ตวั อย่างการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทเ่ี หมือนกนั แบบขนาน............................................................ 29
รปู ที่ 49 ตัวอยา่ งการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ขนาดต่างกนั มาต่อกันแบบอนุกรม.......................................... 29
รูปที่ 50 ตวั อย่างการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ขนาดต่างกนั มาต่อกันแบบขนาน ............................................ 30
รปู ที่ 51 สัญลักษณอ์ ินเวอร์เตอรใ์ นวงจรไฟฟ้า.............................................................................................. 30
รูปท่ี 52 อินเวอรเ์ ตอร์แบตเตอรี่ 3.5 กโิ ลวตั ต์โวลต์แอมป์ท่ัวไป .................................................................... 31
รูปที่ 53 แบตเตอร่ลี ิเธยี มไอออน................................................................................................................... 32
รปู ที่ 54 แบตเตอรเี่ ซลล์เปยี กแบบทัว่ ไป 6 โวลต์และ 12 โวลต์ .................................................................... 32
รูปท่ี 55 แบตเตอรี่แบบแห้ง 12 โวลต์........................................................................................................... 33
รปู ที่ 56 ข้อมลู จาเพาะของแบตเตอรี่............................................................................................................ 33
รปู ที่ 57 สถานะการชาร์จประจแุ บตเตอรี่ ..................................................................................................... 34
รปู ท่ี 58 ความลกึ ของการคายประจุ.............................................................................................................. 34
รปู ท่ี 59 อายุการใชง้ านแบตเตอรี่ ................................................................................................................. 35
รูปท่ี 60 การต่อแบตเตอรแ่ี บบอนกุ รม.......................................................................................................... 35
รปู ท่ี 61 การต่อแบตเตอรแ่ี บบขนาน ............................................................................................................ 36
รปู ที่ 62 การต่อแบตเตอรแ่ี บบอนกุ รมท่มี ีขนาดความจตุ ่างกัน...................................................................... 37
รูปท่ี 63 การต่อแบตเตอรแ่ี บบอนกุ รมทม่ี ขี นาดแรงดนั ต่างกนั ...................................................................... 37
รปู ท่ี 64 การต่อแบตเตอรีแ่ บบขนานที่มีขนาดความจุตา่ งกัน ........................................................................ 37
รปู ที่ 65 การต่อแบตเตอร่แี บบขนานทีม่ ีขนาดแรงดันตา่ งกัน ........................................................................ 38
รูปท่ี 66 ตัวควบคมุ การชาร์จแบบ PWM ยี่หอ้ Victron 12 โวลต์ 10 แอมป์................................................ 39
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
รูปท่ี 67 ตวั ควบคมุ การชาร์จแบบ MPPT ยห่ี อ้ Victron 12/24 โวลต์ 20 แอมป์......................................... 39
รูปที่ 68 สวติ ชต์ ัดการเช่อื มต่อท่วั ไปทใี่ ช้เพ่ือแยกอาร์เรยแ์ ผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์จากตวั ควบคุมการชารจ์ ........ 39
รปู ที่ 69 ฟิวส์รถยนต์, ฟิวสก์ ระแสตรง, เบรกเกอร์กระแสตรง....................................................................... 40
รูปท่ี 70 กลอ่ งต่อสายร่วมของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาด 4 กิโลวตั ต์ รวม 10 แผง...................................... 40
รปู ที่ 71 กล่องแยก (Junction Box) ............................................................................................................ 41
รูปท่ี 72 การต่อสายดนิ ................................................................................................................................. 41
รปู ที่ 73 แผนผงั ระบบเชื่อมต่อกบั กรดิ .......................................................................................................... 42
รปู ที่ 74 ส่วนประกอบของระบบอิสระ.......................................................................................................... 42
รูปท่ี 75 ผังวงจรระบบ Off-grid ที่ไม่มีแบตเตอร่แี ต่มีโหลด DC.................................................................... 43
รูปท่ี 76 ววั ดมื่ น้าจากรางนา้ จากระบบสบู นา้ พลงั งานแสงอาทิตย์ ................................................................. 43
รปู ที่ 77 ผงั วงจรระบบ Off-grid ที่มแี บตเตอร่แี ละโหลด DC........................................................................ 43
รูปท่ี 78 แหลง่ จา่ ยกระแสไฟฟา้ เพ่ือให้แสงสว่าง ........................................................................................... 44
รปู ท่ี 79 ผงั วงจรระบบ Off-grid ทมี่ โี หลด AC.............................................................................................. 44
รปู ที่ 80 ระบบเซลล์แสงอาทิตยท์ ใ่ี ชส้ าหรับโหลดไฟฟา้ AC ของเสาโทรคมนาคม......................................... 44
รปู ท่ี 81 ผงั วงจรระบบไฮบรดิ ....................................................................................................................... 44
รูปท่ี 82 โทรทศั นท์ ่ีใช้ไฟกระแสสลับ............................................................................................................. 45
รปู ท่ี 83 หลอด LED ข้วั E27 และ หลอด LED T8....................................................................................... 45
รูปท่ี 84 ตแู้ ชเ่ ซลลแ์ สงอาทิตย์ DC ทั่วไป...................................................................................................... 45
รูปท่ี 85 หลอด LED ข้ัว E27 12 โวลต์......................................................................................................... 46
รปู ท่ี 86 การประเมินความต้องการพลงั งานด้วยการอ่านโดยตรงบนปา้ ยชอ่ื ................................................. 46
รปู ท่ี 87 การประเมินความต้องการพลงั งานด้วยการวัดแรงดนั และกระแสโดยตรงโดยใช้มัลติมเิ ตอร์ ............ 47
รูปท่ี 88 การประเมินความต้องการพลงั งานโดยตรงท่ีใชด้ ้วยเคร่ืองวัดพลงั งาน ............................................. 47
รปู ที่ 89 ระดับความจุของแบตเตอรีท่ ตี่ ้องการตอ่ วัน..................................................................................... 49
รูปที่ 90 การเชือ่ มตอ่ ระบบแบตเตอรีข่ นาด 600 แอมแปร์-ชวั่ โมง ..................................................................... 50
รปู ที่ 91 แผนผังการคานวณ........................................................................................................................... 51
รปู ท่ี 92 จานวนแผงเซลลแ์ สงอาทิตยท์ ่ีทาการติดตั้ง......................................................................................... 52
รปู ท่ี 93 ผังระบบผลติ ไฟฟ้าด้วยเซลลแ์ สงอาทติ ย์ ......................................................................................... 54
รปู ที่ 94 อปุ กรณ์สาหรบั ใชใ้ นการตดิ ต้ังระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทติ ย์ ................................................ 55
รูปท่ี 95 อุปกรณส์ าหรบั ใชใ้ นการตดิ ตั้งระบบผลิตไฟฟา้ พลังงานแสงอาทติ ย์ (ต่อ)........................................ 56
รปู ท่ี 96 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ตดิ ตง้ั บนเสาเด่ียว ........................................................................................... 57
รูปที่ 97 แผงเซลลแ์ สงอาทิตยต์ ดิ ตงั้ อยู่บนหลังคาแหลม ............................................................................... 57
รปู ที่ 98 แผงเซลล์แสงอาทติ ย์ติดต้งั บนพื้นดนิ ................................................................................................ 58
รูปท่ี 99 การตัดวงจรออกจากแบตเตอร่ีแบงก์ 24 โวลต์.................................................................................. 58
รูปท่ี 100 สถานทตี่ ดิ ต้งั ควรมีอากาศถา่ ยเทสะดวก......................................................................................... 59
รปู ท่ี 101 ถอดแหวนออกก่อนปฏบิ ัตงิ าน....................................................................................................... 59
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รูปท่ี 102 ปกป้องดวงตาดว้ ยการสวมแว่นตานิรภยั ........................................................................................ 59
รปู ที่ 103 การเชื่อมต่อไม่ดี (ซ้าย), การเช่ือมต่อที่ดี (ขวา) ที่บรเิ วณขว้ั ต่อของแบตเตอรี่................................... 60
รปู ที่ 104 แบตเตอรี่ท่ีไดร้ ับการป้องกันในช่องใส่แบตเตอร่ี.............................................................................. 60
รูปท่ี 105 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีเงาบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์....................................................................... 61
รูปท่ี 106 สว่ นประกอบของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์พร้อมช้ินสว่ นต่าง ๆ............................................................. 61
รปู ที่ 107 ขนส่งโมดูลในบรรจุภัณฑ์เดิมเสมอ ................................................................................................. 62
รปู ที่ 108 การขนส่งและการติดตงั้ ท่ีไมเ่ หมาะสมอาจทาใหโ้ มดูลเสยี หาย......................................................... 62
รปู ที่ 109 แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่แตก ไม่ควรนามาติดตัง้ ในระบบ................................................................... 62
รูปท่ี 110 อย่าวางแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ไว้โดยไม่มีการป้องกันทขี่ อบ............................................................... 63
รปู ท่ี 111 ห้ามเคล่ือนย้ายหรือยกแผงเซลล์แสงอาทิตย์ โดยใชส้ ายเคเบิลจากกล่องต่อสาย .............................. 63
รูปที่ 112 อยา่ วางควา่ หนา้ ของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยล์ งบนพ้ืนผวิ ใด ๆ............................................................. 63
รูปท่ี 113 อยา่ ยนื บนแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ ..................................................................................................... 64
รูปท่ี 114 อย่าให้ของตกใส่ หรอื วางวตั ถุบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์.................................................................... 64
รูปท่ี 115 อยา่ ให้แผงเซลล์แสงอาทิตยถ์ ูกสารเคมี........................................................................................... 64
รูปท่ี 116 อย่าติดตั้งโมดูลในขณะฝนตก......................................................................................................... 65
รูปที่ 117 อย่าเจาะรใู นเฟรม อย่าตัดหรือดัดแปลงชิ้นสว่ นของแผงเซลล์แสงอาทิตย์........................................ 65
รปู ที่ 118 คลมุ โมดลู พลังงานแสงอาทิตย์ระหว่างการติดตั้ง (กลางวัน) ถึง ลดความเสีย่ งของการช็อก ............... 65
รปู ที่ 119 นาวัตถุแปลกปลอมใหห้ ่างจากผิวดา้ นหลงั ของแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ ..................................................... 66
รูปท่ี 120 ทิศในการวางแนวของแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ .................................................................................... 66
รปู ที่ 121 แผงเซลล์แสงอาทิตย์หันหนา้ ไปทางทิศใต้และทามุมอยทู่ ่ี 15 องศา................................................. 67
รูปที่ 122 วสั ดุยดึ ควรทาจากอลมู เิ นียม (โดยเฉพาะ) หรือเคลือบด้วยสปี ้องกันสนิม......................................... 67
รูปที่ 123 การระบายอากาศด้านหลงั แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยท์ ี่เพยี งพอ.............................................................. 67
รปู ท่ี 124 ชุดป้องกันทเ่ี หมาะสม.................................................................................................................... 68
รปู ที่ 125 อุปกรณ์ป้องกัน ............................................................................................................................. 68
รูปท่ี 126 ตรวจสอบบันไดเสมอและใช้บนั ไดท่ีมีขนั้ กวา้ งพอที่จะงานไดอ้ ย่างปลอดภัย..................................... 69
รปู ท่ี 127 ตดิ ต้ังราวกันตกบริเวณน่งั ร้าน........................................................................................................ 69
รปู ที่ 128 ติดตัง้ ตาขา่ ยนริ ภัย......................................................................................................................... 70
รปู ที่ 129 การใส่สายรัดนริ ภยั ........................................................................................................................ 70
รูปท่ี 130 สายรดั นิรภัยความยาวของสายชูชีพ คือ 2 เมตร หรือน้อยกว่า........................................................ 71
รูปที่ 131 ค้นหาจันทันหรือโครงถกั .............................................................................................................. 71
รูปท่ี 132 หาตาแหน่งตดิ ต้ัง.......................................................................................................................... 71
รูปท่ี 133 ตรวจสอบหลงั คาด้วยเคร่ืองค้นหาโครงเหล็ก ................................................................................ 72
รูปที่ 134 วดั ระยะใหห้ า่ งจากชายคาเพื่อกาหนดเป็นแนวเส้นสาหรับแนวขอบล่าง........................................ 72
รปู ท่ี 135 ขดี แนวเสน้ ใหมโ่ ดยแนวเส้นใหม่นเ้ี ปน็ ขอบลา่ งของโมดูล .............................................................. 72
รูปท่ี 136 วดั จากขอบล่างของโมดลู ไปจนถึงความยาวหรือความสงู ของโมดูล เพ่ือสรา้ งแนวอาร์เรย์ ................. 73
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทิตย์
รูปที่ 137 ขีดเส้นตามแนวความกว้างตามขนาดของโมดลู ............................................................................... 73
รูปที่ 138 ต้องติดต้ังอาร์เรย์ห่างจากขอบชายคา............................................................................................. 73
รปู ท่ี 139 ก่อนการตดิ ตั้งรางเล่อื น ตรวจสอบโครงของรางและตวั ต่อต่าง ๆ ..................................................... 74
รูปท่ี 140 วางรางเลื่อนท้งั หมดในตาแหน่งที่ตอ้ งการ..................................................................................... 74
รปู ที่ 141 ประกอบรางและข้อต่อ/ตวั ต่อ ...................................................................................................... 74
รปู ที่ 142 ย้ายรางอย่าใหม้ ีการทับซ้อนกนั .................................................................................................... 75
รปู ท่ี 143 ระยะห่างจากตัวเลือ่ นไปที่ขอบของอาเรย์..................................................................................... 75
รูปท่ี 144 การติดตัง้ ชดุ ตัวเลอ่ื นมาตรฐาน ..................................................................................................... 76
รูปท่ี 145 การสอดสายเคเบลิ ของโมดูลผา่ นแผน่ หลงั คา................................................................................ 76
รูปท่ี 146 การป้องกันกล่องต่อสายจากฝน.................................................................................................... 77
รูปท่ี 147 การต่อสายดินที่กรอบโลหะของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ ................................................................... 77
รูปที่ 148 ตัวควบคุมการชาร์จ PWM ทว่ั ไป.................................................................................................. 78
รูปที่ 149 การระบายความร้อนของตวั ควบคุมการชารจ์ ประจุ...................................................................... 78
รูปที่ 150 ประเภทของสายไฟและสายเคเบิล................................................................................................ 79
รปู ที่ 151 อย่าใชส้ ายยาวเกินความจาเปน็ ในการเดินสายเคเบลิ .................................................................... 80
รปู ท่ี 152 หา้ มใชส้ ายไฟทีม่ ขี นาดเล็กกวา่ 2.5 ตารางมิลลิเมตรในการเดนิ สายเคเบลิ .................................... 80
รปู ท่ี 153 ตรวจสอบใหแ้ น่ใจว่าสายเคเบิลถกู ต่ออย่างเหมาะสม.................................................................... 80
รูปท่ี 154 อย่าบดิ สายเคเบิลเข้าด้วยกัน ........................................................................................................ 80
รปู ท่ี 155 ใชข้ ้วั ต่อสายเคเบลิ ทเ่ี หมาะสม ...................................................................................................... 81
รูปที่ 156 ตรวจสอบให้แน่ใจวา่ สายเคเบิลทงั้ หมดที่ใชไ้ ด้ทาตามการเขา้ รหัสสขี องสายท่ีถกู ต้อง.................... 81
รูปท่ี 157 ตัวอยา่ งไดอะแกรมสาหรบั การติดตั้ง............................................................................................... 82
รูปที่ 158 อปุ กรณ์และวัสดทุ ี่จาเป็นท้งั หมดเพอ่ื การตดิ ต้ัง............................................................................. 82
รปู ท่ี 159 อปุ กรณ์และวสั ดุท่ีจาเปน็ ทง้ั หมดเพือ่ การตดิ ต้ัง (ตอ่ ) .................................................................... 82
รูปที่ 160 กาหนดและตัดสนิ ใจเลือกตาแหน่งการตดิ ตั้ง ................................................................................ 83
รปู ท่ี 161 ติดต้ังทอ่ ร้อยสายไฟ...................................................................................................................... 83
รูปที่ 162 ตดิ ตัง้ สายเคเบิลในทอ่ ร้อยสาย...................................................................................................... 83
รูปท่ี 163 กาหนดตาแหน่งการตดิ ตง้ั ของสว่ นประกอบต่าง ๆ ....................................................................... 84
รูปที่ 164 ติดตัง้ ส่วนประกอบต่าง ๆ ในตาแหน่งท่กี าหนด ............................................................................ 84
รูปที่ 165 ตดิ ตั้งระบบยดึ แผงเซลล์แสงอาทิตย์.............................................................................................. 84
รูปท่ี 166 ยดึ แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์บนโครงสร้างในมุมท่ีเหมาะสม................................................................. 84
รูปที่ 167 เชื่อมตอ่ แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ตามท่ีออกแบบไว้ ............................................................................ 85
รูปท่ี 168 เชือ่ มต่อแบตเตอรี่......................................................................................................................... 85
รปู ที่ 169 ตอ้ งตรวจสอบใหแ้ น่ใจว่าสวิตช์ขาออกอินเวอร์เตอรอ์ ยใู่ นตาแหน่ง “ปิด”..................................... 85
รูปที่ 170 ใช้ความระมัดระวงั เพื่อใหแ้ น่ใจวา่ มีการเชือ่ มต่อวงจรท่ีเกย่ี วข้องเท่านั้น ....................................... 85
รปู ท่ี 171 ตรวจสอบว่าเบรกเกอร์อยู่ในตาแหน่งปิด ...................................................................................... 86
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
รูปท่ี 172 ตอ่ แบตเตอรเี่ ขา้ กับตัวควบคุมการชาร์จประจุ............................................................................... 86
รปู ที่ 173 เชอ่ื มตอ่ โหลดเขา้ กับตวั ควบคมุ การชารจ์ ประจุ ............................................................................. 86
รปู ที่ 174 เชอ่ื มตอ่ แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยเ์ ข้ากับตัวควบคมุ การชารจ์ ประจุ ..................................................... 86
รปู ที่ 175 เปิดอินเวอร์เตอร์ .......................................................................................................................... 87
รปู ท่ี 176 เปดิ เบรกเกอร์ทตี่ ้สู วิตช์บอร์ด MDB.............................................................................................. 87
รปู ท่ี 177 ขัว้ แบตเตอรีส่ ึกกร่อน (ซา้ ย) ระดับสารละลายอิเล็กโทรไลต์(ขวา)................................................. 88
รูปที่ 178 สวมแวน่ ตานริ ภัยเสมอและสวมถุงมือเพื่อป้องกัน ......................................................................... 88
รูปท่ี 179 ใช้ตะไบ/กระดาษทราย ขัดเพ่อื กาจดั การกัดกรอ่ นและความช้ืนจากขว้ั แบตเตอรี่ .................................. 89
รปู ท่ี 180 ห้ามจุดประกายไฟใกล้แบตเตอรี่................................................................................................... 89
รปู ที่ 181 ทาความสะอาดข้วั และตรวจสอบการกดั กร่อนของแบตเตอรี่เซลลแ์ ห้ง ......................................... 90
รูปท่ี 182 กล่องปฐมพยาบาลสาหรับรกั ษาอาการบาดเจบ็ ............................................................................ 90
รูปท่ี 183 ตรวจสอบสภาพของโครงสร้างการตดิ ต้ังอารเ์ รย์........................................................................... 91
รูปท่ี 184 ตรวจสอบแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ดว้ ยสายตา ................................................................................... 91
รูปท่ี 185 ทาความสะอาดแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตามสภาพอากาศ................................................................. 92
รปู ท่ี 186 ใช้ผ้าแหง้ เชด็ ส่งิ สกปรกทส่ี ะสมในอินเวอรเ์ ตอร์............................................................................. 92
รปู ท่ี 187 ตรวจสอบตัวช้ีวัดและจอแสดงผลอาร์เรยแ์ ผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ ..................................................... 92
รปู ท่ี 188 รอยจากการกดั ของสัตว์ฟันแทะ ................................................................................................... 93
รปู ท่ี 189 ผวิ หนงั ไหม้ ................................................................................................................................... 97
รูปที่ 190 การตกลงมาจากบันไดเมื่อทางานในทสี่ งู ....................................................................................... 97
รูปที่ 191 การหมดสตซิ ง่ึ อาจส่งผลกระทบต่อการมองเหน็ การไดย้ นิ และการพดู .......................................... 97
รปู ท่ี 192 การเกิดไฟไหมร้ ะหวา่ งการติดตง้ั ................................................................................................... 98
รปู ที่ 193 ผปู้ ฏบิ ัติงานหรอื ช่างจะต้องสวมหรอื มีอปุ กรณป์ อ้ งกันพน้ื ฐานท่จี าเปน็ ต่อความปลอดภยั ............. 98
รปู ที่ 194 อุปกรณ์ป้องกนั ตา่ ง ๆ ที่จาเปน็ ..................................................................................................... 99
รูปที่ 196 การใชเ้ คร่ืองดบั เพลงิ ..................................................................................................................102
รูปท่ี 197 ขั้นตอนการขออนุญาตติดตั้งระบบ On-Grid ในการผลติ ไฟฟา้ จากเซลล์แสงอาทิตย์เพ่ือใชเ้ อง ...103
รูปที่ 198 ขั้นตอนการขออนุญาตติดต้ังระบบ On-Grid ในการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตยเ์ พ่ือจาหนา่ ย
................................................................................................................................................................... 104
กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
สารบัญตาราง
ตารางท่ี 1 การคานวณความตอ้ งการพลงั งานของบ้าน 2 หอ้ งนอน.................................................................48
ตารางที่ 2 การเปรียบเทยี บความต้องการพลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยต่อวัน กาลงั สูงสดุ และแรงดันระบบต่าสุด.......50
ตารางท่ี 3 คา่ ในระดบั การชาร์จท่ีแตกตา่ งกนั ..................................................................................................90
ตารางท่ี 4 การบารุงรักษา............................................................................................................................. ...93
ตารางที่ 5 ปัญหาสถานการณ์ชาร์จของแบตเตอรตี่ ่า...................................................................................... 94
ตารางท่ี 6 ปญั หาไม่มีการชาร์จประจุจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์.......................................................................95
ตารางที่ 7 ปญั หาไม่มีไฟกระแสสลบั เมอ่ื เปิดอนิ เวอรเ์ ตอร์.............................................................................96
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
บทท่ี 1
ทรัพยากรพลังงานแสงอาทติ ย์
1.1 ดวงอาทิตย์เปน็ แหล่งพลังงาน
เราเรียกพลังงานจากดวงอาทิตย์ว่า “พลังงานทดแทน” เพราะพลังงานจากดวงอาทิตย์นั้นมีปริมาณ
มากจนเกือบจะไม่มวี ันหมด ดวงอาทิตยท์ าให้มีแสงสว่างบนโลกมานานกวา่ 4,000 ลา้ นปี แม้ว่าดวงอาทิตย์จะ
อยูไ่ กลมากแต่ก็มีพลังอย่างไม่นา่ เช่อื และเป็นพนื้ ฐานของชีวิตหรือพลงั งานทกุ รปู แบบบนโลก
พลังงานแสงอาทิตยห์ มายถึง รังสีจากดวงอาทิตย์ท่ีมาถึงโลก พลังงานนส้ี ามารถแปลงเป็นความร้อนและไฟฟ้า
โดยใช้เทคโนโลยีท่ีแตกต่างกัน ซ่ึงพลังงานแสงอาทิตย์ คือ พลังงานจากดวงอาทิตย์ ดังแสดงในรูปท่ี 1 “พลังงาน
แสงอาทิตย์ (Solar Energy)”เป็นภาษาละตินและแปลว่า “เกี่ยวข้องกับดวงอาทิตย์” หากปราศจากแหล่งพลังงาน
อนั ทรงพลังนีก้ ็จะไมม่ ีสิง่ มชี ีวิต พลังงานแสงอาทติ ยถ์ อื วา่ เป็นพลงั งานหมุนเวียนเนือ่ งจากมปี รมิ าณมาก
รูปท่ี 1 พลังงานจากดวงอาทิตย์
1.1.1 ขอ้ ดขี องพลังงานแสงอาทติ ย์
1) พลังงานแสงอาทติ ยน์ น้ั ไร้ขีดจากดั และจะไมห่ มดไป
2) เทคโนโลยีท่ีใช้แปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าไม่ได้ก่อให้เกิดควัน (คาร์บอนไดออกไซด์และมลพิษทาง
อากาศอ่ืน ๆ)
3) การใชง้ านพลงั งานจากแสงอาทิตยไ์ มเ่ ป็นอันตรายต่อสิง่ แวดลอ้ ม
1
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทิตย์
1.1.2 สเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์
ในแต่ละส่วนของสเปกตรัมพลงั งานแสงอาทิตย์มีระดับพลงั งานที่แตกต่างกัน แสงในส่วนที่มองเหน็ ได้
ของสเปกตรัมแสงสีแดงจะมีพลังงานต่าสุดและแสงสีม่วงพลังงานสูงสุด ในส่วนของแสงที่มองไม่เห็นของ
สเปกตรัม โฟตอนในช่วงอัลตราไวโอเลตซ่ึงทาให้ผิวเป็นสีแทน มีพลังงานมากกว่าช่วงแสงท่ีมองเห็นได้
แสงในช่วงที่อินฟราเรดทาในเรารสู้ ึกร้อน มีพลงั งานนอ้ ยกวา่ โฟตอนในพนื้ ทที่ ่ีมองเห็น
การเคลือ่ นท่ขี องแสงจากท่หี นงึ่ ไปยงั อีกท่หี น่ึงนนั้ สามารถอธบิ ายได้ดที ี่สุดวา่ เปน็ การเคลือ่ นทีข่ องคล่ืน
และชนดิ ของการแผร่ ังสีแต่แบบสามารถอธิบายโดยความยาวคล่ืน ความยาวคล่ืนคือระยะทางจากจดุ สูงสุดของ
คลื่นหนึ่งไปถึงจดุ สูงสุดของคลน่ื ลูกถัดไป การแสดงการแผ่รังสีปริมาณพลังงานที่แตกต่างกนั ย่ิงความยาวคล่ืน
มากเท่าไหร่ก็ย่ิงใช้พลังงานน้อยเท่าน้ัน ตัวอย่างเช่น แสงสีแดงมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าดังนั้นจะมีพลังงาน
น้อยกวา่ แสงสีมว่ ง ดังแสดงในรปู ท่ี 2
รปู ที่ 2 สเปกตรมั พลงั งานแสงอาทติ ย์
ดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานรังสีทั้งหมดออกมาในรูปของสเปกตรัมของความยา วคล่ืนที่อยู่ในช่วง
ประมาณ 2x10-7 ถึง 4x10-6 เมตร พลังงานส่วนใหญ่อยู่ในช่วงของแสงที่มองเห็น แต่ละความยาวคลื่น
สอดคล้องกับความถ่ีและพลังงาน โดยที่ความยาวคลื่นสั้น (ความถ่ีสูง) จะมีพลังงานสูง (แสดงในรูปของ eV
หรืออเิ ลก็ ตรอนโวลต์; 1 อิเลก็ ตรอนโวลต์ คือปริมาณของพลงั งานจลน์ ที่เกิดขน้ึ จากการทอี่ ิเล็กตรอนอิสระเดิน
ทางผา่ นความตา่ งศักย์จากไฟฟ้าสถติ ขนาด 1 โวลต์ ในสญุ ญากาศ)
2
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
ทุกวินาทีดวงอาทิตย์จะปลดปล่อยพลังงานความร้อนจานวนมหาศาลออกสู่ระบบสุริยะ โลกได้รับ
พลังงานน้ีเพียงเล็กน้อย มีค่าเฉล่ีย 1,367 วัตต์ต่อตารางเมตร ที่ขอบด้านนอกของชั้นบรรยากาศโลก
ช้นั บรรยากาศดดู ซับและสะท้อนการแผร่ ังสีน้ี รังสีนี้ส่วนใหญ่เป็นรังสเี อกซ์และรังสอี ัลตราไวโอเลต โดยปริมาณ
ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่กระทบพ้ืนผิวโลกทุกนาทีนั้นมากกว่าปริมาณพลังงานท้ังหมดที่ประชากรมนุษย์โลก
บริโภคในหน่ึงปี ช้ันบรรยากาศของโลกและก้อนเมฆปกคลุมดูดซับ สะท้อน และกระจาย รังสีดวงอาทิตย์
บางส่วนเข้าสู่ช้ันบรรยากาศ อย่างไรก็ตามมีพลังงานแสงอาทิตย์ท่ีส่องผ่านโดยตรงและแพร่กระจายจานวน
มหาศาลไปถึงพนื้ ผวิ ของโลกและสามารถใชใ้ นการผลติ ไฟฟ้าได้ ดงั แสดงในรปู ที่ 3
รูปที่ 3 รังสดี วงอาทิตยบ์ างส่วนท่ผี ่านเขา้ สชู่ ั้นบรรยากาศ
พลังงานแสงอาทิตย์เฉลี่ย 1,367 วัตต์ต่อตารางเมตร ส่องตรงมาท่ีชั้นบรรยากาศนอกโลก แม้ว่า
ช้ันบรรยากาศจะดูดซับและสะท้อนรังสีเหล่านี้ แต่ก็ยังมีพลังงานจานวนมหาศาลท่ีมาถึงพื้นผิวโลก ปริมาณ
แสงแดดที่กระทบพื้นโลกแตกต่างกันไปตาม ภูมิภาค ฤดูกาล เวลาของวัน สภาพภูมิอากาศ และมลพิษทาง
อากาศ เมื่อแสงแดดถึงโลกจะมีการกระจายอย่างไม่สม่าเสมอในแต่ละภูมิภาค โดยพื้นท่ีบริเวณใกล้
เสน้ ศนู ย์สูตรจะได้รบั รังสแี สงอาทิตยม์ ากกว่าบริเวณอ่ืน ๆ แสงแดดจะแตกต่างกนั ไปตามฤดูกาลในขณะที่แกน
หมุนของโลกที่เปล่ียนไปจะ ยืดหรือลดระยะเวลาในแต่ละวันเม่ือฤดูกาลเปลี่ยนแปลง ปริมาณพลังงานที่
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตได้ จะขึ้นอยู่กับพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ คุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์นั้นว่า
สามารถแปลงแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้ามปี ระสิทธภิ าพมากน้อยเพียงใด ซึ่งเรียกวา่ ประสทิ ธภิ าพของเซลล์
แสงอาทิตย์ ถูกกาหนดด้วยปริมาณพลังงานไฟฟ้าท่ีผลิตได้หารด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ท่ีเข้ามาที่ แผง
นักวทิ ยาศาสตร์ไดพ้ ยายามในการวิจยั และพฒั นาในชว่ งหลายปีท่ีผา่ นมาในการปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์
แสงอาทิตยเ์ พ่ือให้สามารถแข่งขันกับเทคโนโลยกี ารผลติ พลังงานแบบเดมิ ไดม้ ากข้ึน
3
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
1.2 การประมาณพลงั งานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่
1.2.1 รังสีและการฉายรังสี
รงั สแี สงอาทติ ย์ (Solar Radiation)
คาว่ารังสีแสงอาทิตย์ หมายถึง พลังงานท่ีปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ ดังแสดงในรูปท่ี 4 ส่วนใหญ่
ประกอบดว้ ยพลังงานกัมมันตภาพรงั สีและแสง
• การแผ่รังสีที่ไม่สะท้อนหรือกระจัดกระจาย แต่ถึงพ้ืนผิวโลกโดยตรงเรียกว่ารังสีโดยตรง
(Direct radiation) GB
• รงั สที กี่ ระจัดกระจายที่มาถงึ พน้ื ผิวโลกเรยี กว่ารังสกี ระจาย (Diffuse radiation) GD
• รังสีสะทอ้ น (Reflected radiation) GR คอื รงั สีสะท้อนกลบั เข้าสู่วงโคจรเมื่อถึงโลก
การแผร่ งั สโี ลกรวม (G) คือ ผลรวมของสามประเภทขา้ งตน้ :
G = GB + GD + GR
รังสีจากดวงอาทิตย์ไม่สามารถมองเห็นได้ทั้งหมด การแผ่รังสีสามารถมาในรูปของรังสีอินฟราเรด
ท่ีมองไม่เห็น หรือรังสีอัลตราไวโอเลต ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ยังสามารถใช้ส่วนของรังสีท่ีมองไม่เห็นผลิต
กระแสไฟฟ้าได้
รูปท่ี 4 รังสีแสงอาทิตย์
4
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
รังสี
การแผ่รังสีของแสงอาทิตย์จะทาให้เกิดพลังงานข้ึนและหน่วยสาหรับการวัดกาลังคือวัตต์ (W)
อย่างไรก็ตามปริมาณพลังงานขึ้นอยู่กับความเข้มของรังสีจากดวงอาทิตย์ และขนาดของพื้นที่ผิวที่รับแสง
พน้ื ผวิ ที่ใหญข่ ึน้ จะไดร้ ับพลังงานมากขึ้น ดังน้นั การฉายรังสีจงึ มีหนว่ ยวัดเป็น วัตต์ตอ่ ตารางเมตร (W/m²) โดย
พ้ืนท่ี 2 ตารางเมตร ได้รบั พลงั งานแสงอาทิตย์ (W) 2 เทา่ มากกว่าพื้นท่ี 1 ตารางเมตร ดังแสดงในรูปท่ี 5
รูปที่ 5 เปรียบเทยี บรงั สีอาทติ ยก์ ับพื้นท่รี บั รังสี
การฉายรังสี
การฉายรังสีเป็นมาตรวัดพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งวัดพลังงานเป็น Wh (วัตต์ช่ัวโมง) หรือ kWh
(กิโลวตั ตช์ ่วั โมง)
พลังงานแสงอาทิตย์เป็นผลของกาลังงานแสงอาทิตย์และเวลา ซ่ึงวัดเป็น Wh/m² (วัตต์ชั่วโมงต่อ
ตารางเมตร) หรอื เป็น kWh/m² (กิโลวตั ตช์ ั่วโมงต่อตารางเมตร)
ชา่ งเทคนคิ พลังงานแสงอาทิตย์จาเปน็ ต้องรู้ว่าสามารถใช้พลังงานแสงอาทติ ย์ไดม้ ากแค่ไหนในหน่ึงวนั ดังน้ัน
เราจงึ วัดพลงั งานแสงอาทิตยใ์ นหนว่ ย วัตตช์ วั่ โมงตอ่ ตารางเมตรตอ่ วนั หรือ กโิ ลวตั ต์ชัว่ โมงต่อตารางเมตรตอ่ วัน
สรปุ
การแผ่รังสีคือแสงอาทิตย์ท้ังหมดที่มาถึงพ้ืนผิวโลก มันรวมถึงการแพร่กระจายโดยตรง รังสีสะท้อน
และรังสีทีก่ ระจัดกระจาย
Irradiance เป็นการวดั ความเข้มของพลงั งาน อธิบายถึงพลงั งานมาถงึ พื้นผิวทีก่ าหนด
การฉายรังสีคือพลังงานแสงอาทิตย์ท่ีรวบรวมได้ในช่วงระยะเวลาหน่ึง มันคือผลคูณของการฉายรังสี
(กาลงั งาน) และเวลา
5
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
1.3 การผลติ ไฟฟา้ ด้วยเซลล์แสงอาทติ ย์
การผลติ กระแสไฟฟา้ ด้วยเซลลแ์ สงอาทิตย์แบง่ ออกเปน็ 3 ระบบ คอื
1.3.1 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบอสิ ระ (PV stand alone system)
ท่มี า: https://energyresearch.ucf.edu/consumer/solar-technologies/solar-electricity-basics/types-of-pv-systems/
เปน็ ระบบผลติ ไฟฟา้ ท่ไี ดร้ บั การออกแบบสาหรบั ใชง้ านในพนื้ ทีช่ นบทที่ไม่มีระบบสายสง่ ไฟฟ้าดังแสดง
ในรูปที่ 6 อุปกรณ์ของระบบที่สาคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ต่อใช้งานตรงกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรง
และอีกรูปแบบหนึ่งคือ นามาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอุปกรณ์ควบคุมการประจุแบตเตอร่ี (Solar
charge controller) ซ่ึงต่ออยู่ถัดมาและกาลังไฟฟ้าตามที่ต้องการใช้งานของโหลด ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากอุปกรณ์
ควบคุมการประจุสามารถนาได้ใช้งานโดยการต่อกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรงได้เลยและในขณะเดียวกัน ถ้ากาลังไฟฟ้า
เหลือก็สามารถนาไปชาร์ตเข้าแบตเตอรี่ (ควรเลือกใช้เป็นแบตเตอร่ีแบบ Deep cycle) และถัดมาเป็นอุปกรณ์
แปลงผันพลังงานเพ่ือเปล่ียนไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับแบบอิสระ โดยโหลดที่ใช้จะเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กับ
ไฟฟา้ กระแสสลับ ดงั แสดงในรูปที่ 7
รูปที่ 6 ระบบผลิตกระแสไฟฟา้ เซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบจ่ายโหลดโดยตรง
รูปที่ 7 ระบบผลติ กระแสไฟฟ้าเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบอิสระทางานร่วมกบั แบตเตอร่ี
6
กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
1.3.2 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่อกับระบบจาหน่ายไฟฟ้า (PV grid
connected system)
ระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสาหรับผลิตไฟฟ้าดังแสดงในรูปท่ี 8 อุปกรณ์ของระบบท่ีสาคัญ
ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซ่ึงนามาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอินเวอร์เตอร์
โดยต่อผ่านกล่องต่อสายและเบรกเกอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกาลังไฟฟ้าตามที่ต้องการใช้งานของโหลด
ซึ่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้สามารถนาไปใชง้ านได้โดยตรงโดยการต่อกับโหลดไฟฟ้ากระแสตรง หรือแปลง
เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ ซ่ึงสามารถนาไปใช้กับโหลดไฟฟ้ากระแสสลับและในขณะเดียวกนั
ก็สามารถต่อกับระบบโครงข่ายไฟฟ้า ผ่านสวิตช์ตัดตอนและมิเตอร์กิโลวัตต์-ชั่วโมง ใช้ผลิตไฟฟ้าในเขตเมือง
หรอื พื้นที่ทมี่ ีระบบโครงขา่ ยไฟฟ้าเขา้ ถงึ
รปู ที่ 8 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบต่อกบั ระบบจาหน่ายไฟฟา้
1.3.3 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทติ ย์แบบผสมผสาน (PV Hybrid system)
ระบบผลิตไฟฟ้าที่ถูกออกแบบสาหรับผลิตไฟฟ้าร่วมกับอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าชนิดอื่น ๆ อุปกรณ์ของระบบ
ที่สาคัญประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งนามาต่อให้ได้แรงดันตามความต้องการของอุปกรณ์แปลงผันพลังงาน
แบบผสมผสาน (Hybridge inverter) โดยสามารถใช้งานร่วมกับเครื่องกาเนิดไฟฟ้า กังหันลมผลิตไฟฟ้า
และแบตเตอร่ีดังแสดงในรูปท่ี 9 โดยไฟฟ้ากระแสสลับที่ได้อาจจะนาไปใช้กับซ่ึงสามารถนาไปใช้กับโหลดไฟฟ้า
กระแสสลบั 230 Vac และในขณะเดียวกันก็สามารถต่อกับระบบจาหนา่ ยไฟฟ้าของการไฟฟา้
รปู ที่ 9 ระบบผลิตกระแสไฟฟ้าเซลล์แสงอาทิตย์แบบผสมผสาน
7
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
บทที่ 2
ระบบการผลติ ไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
2.1 หลักการพืน้ ฐานของไฟฟา้ เซลลแ์ สงอาทติ ย์
การทางานของเซลล์แสงอาทิตย์เป็นขบวนการเปล่ียนพลังงานแสงเป็นกระแสไฟฟ้าโดยตรง โดยเมื่อ
แสงซึ่งเป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าและมีพลังงาน กระทบกับสารก่ึงตัวนาจะเกิดการถ่ายทอดพลังงานระหว่างกัน
พลังงานจากแสงจะทาให้เกิดการเคล่ือนท่ีของกระแสไฟฟ้า (อิเลคตรอน) ข้ึนในสารกึ่งตัวนาจึงสามารถต่อ
กระแสไฟฟา้ ดงั กล่าวไปใชง้ าน
รูปที่ 10 ส่วนประกอบของเซลลแ์ สงอาทติ ย์
จากรูปท่ี 10 N-type ซิลิคอน คือ สารกึ่งตัวนาท่ีได้การโดปด้วยสารฟอสฟอรัสทาให้มีคุณสมบัติเป็น
ตัวให้อิเล็กตรอนเม่ือรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ติดอยู่ด้านหน้าของเซลล์แสงอาทิตย์และชั้นถัดมาคือ P-type
ซิลคิ อนคอื สารก่ึงตัวนาท่ีได้การโดปด้วยสารโบรอนทาใหโ้ ครงสรา้ งของอะตอมสูญเสยี อิเล็กตรอน (โฮล) เมื่อรบั
พลังงานจากแสงอาทิตย์จะทาหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน เม่ือนาสารทั้ง 2 ชนิดมาประกบกันด้วย P-N
junction จึงทาใหเ้ กิดเปน็ "เซลลแ์ สงอาทติ ย์"
ในสภาวะท่ียังไม่มีแสงแดด N-type ซิลิคอนซึ่งอยู่ด้านหน้าของเซลล์ส่วนประกอบส่วนใหญ่พร้อมจะ
ให้อิเล็กตรอน แต่ก็ยังมีโฮลปะปนอยู่บ้างเล็กน้อยและบริเวณด้านหน้าของ N-type จะมีแถบโลหะเรียกว่า
Front Electrode ทาหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน P-type ซิลิคอนซึ่งอยู่ด้านล่างของเซลล์โครงสร้างส่วนใหญ่
เป็นโฮลแต่ยังคงมีอิเล็กตรอนปะปนบ้างเล็กน้อยด้านล่างของ P-type ซิลิคอนจะมีแถบโลหะเรียกว่า Back
Electrode ทาหน้าที่รวบรวมโฮลดังแสดงในรูปที่ 11 เมื่อมีแสงอาทิตย์ตกกระทบแผง แสงอาทิตย์จะถ่ายเท
พลังงานให้กับอิเล็กตรอนและโฮลทาให้เกิดการเคล่ือนไหว เมื่อพลังสูงพอทั้งอิเล็กตรอนและโฮลจะวิ่งเข้าหา
เพื่อจับคู่กันอิเล็กตรอนจะว่ิงไปยังช้ัน N-type และโฮลจะวิ่งไปยังช้ัน P-type ดังแสดงในรูปที่ 12 อิเล็กตรอน
วิ่งไปรวมกนั ที่ Front Electrode และโฮลวงิ่ ไปรวมกันท่ี Back Electrode เมื่อมกี ารต่อวงจรไฟฟา้ จาก Front
Electrode และ Back Electrode ใหค้ รบวงจรกจ็ ะเกิดกระแสไฟฟ้าข้ึน เนอื่ งจากทงั้ อิเล็กตรอนและโฮลจะว่ิง
เพือ่ จับค่กู ันดังแสดงในรูปที่ 13
8
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
รูปที่ 11 เซลล์แสงอาทติ ย์กอ่ นไดร้ บั แสง
รปู ที่ 12 เซลลแ์ สงอาทิตย์เมอ่ื เริม่ ได้รับแสง
รูปท่ี 13 เซลลแ์ สงอาทติ ย์เม่ือได้รับแสงและเกดิ การไหลของกระแสไฟฟ้า
2.1.1 เซลลแ์ สงอาทิตย์กับแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์
แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นจากเซลล์แสงอาทิตย์เพียงเซลล์เดียวจะมีค่าต่ามาก การนามาใช้งานจะต้องนา
เซลล์หลายๆ เซลล์มาต่อกันแบบอนุกรมเพ่ือเพิ่มค่าแรงเคล่ือนไฟฟ้าให้สูงขึ้น เซลล์ท่ีนามาต่อกันในจานวนและ
ขนาดท่ีเหมาะสมเรียกวา่ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar module หรือ Solar panel) การทาเซลล์แสงอาทิตย์ให้เป็น
แผงก็เพ่ือความสะดวกในการนาไปใช้งาน ด้านหน้าของแผงเซลล์ ประกอบด้วย แผ่นกระจกท่ีมีส่วนผสมของเหล็ก
ต่าซึ่งมีคุณสมบัติในการยอมให้แสงผ่านได้ดีและยังเป็นเกราะป้องกันแผ่นเซลล์อีกด้วย แผงเซลล์จะต้องมีการ
ปอ้ งกันความชื้นที่ดีมากเพราะจะต้องอยู่กลางแดดกลางฝนเป็นเวลายาวนาน ในการประกอบจะต้องใชว้ ัสดทุ มี่ ีความ
คงทนและป้องกันความชื้นที่ดี เช่น ซลิ โิ คน และอีวีเอ (Ethelele Vinyl Acetate) เป็นตน้ เพ่อื เปน็ การป้องกันแผ่น
กระจกดา้ นบนของแผงเซลลจ์ ึงต้องมีการทากรอบด้วยวสั ดทุ ่ีมคี วามแข็งแรง
9
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทติ ย์
แต่บางครั้งก็ไม่มีความจาเป็น ถ้ามกี ารเสริมความแข็งแรงของแผน่ กระจกให้เพยี งพอ ซึง่ กส็ ามารถทดแทน
การทากรอบได้เชน่ กัน ดงั นั้นแผงเซลลจ์ ึงมีลักษณะเปน็ แผน่ เรียบซ่ึงสะดวกในการตดิ ตั้ง ดังแสดงในรปู ที่ 14
รปู ท่ี 14 ส่วนประกอบของเซลล์แสงอาทติ ย์
Crystalline silicon (C-Si) โซล่าเซลล์ถูกเรียกว่าเซลล์ (Cell) ถัดมาคือการนาเซลล์หลาย ๆ เซลล์ มาต่อ
อนุกรมกันจะเรียกว่า พาเนล (Panel) ถัดมาคือการนาพาเนลหลาย ๆ พาเนล มาต่ออนุกรมกันเรียกว่า สตริง
(String) และถดั มาคือการนาสตรงิ หลาย ๆ สตรงิ มาตอ่ ขนานกันเรียกว่าอาร์เรย์ (Array) ดังแสดงในรปู ที่ 15
รูปท่ี 15 Crystalline silicon
10
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
2.2 ชนิดของเซลล์แสงอาทิตย์
ทีม่ า: https://www.solarquotes.com.au/panels/photovoltaic/
เซลล์แสงอาทิตย์ท่ีนิยมใช้กันอยู่ในปัจจุบันจะแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ แบบที่ใช้สารกึ่งตัวนา
ซลิ ิกอน (Silicon Semiconductor) และชนิดหนึ่งท่ีใช้สารกงึ่ ตัวนาแบบผสม (Compound Semiconductor)
ดังแสดงในรูปท่ี 16
รูปท่ี 16 ประเภทและประสิทธภิ าพของเซลล์แสงอาทติ ย์ทีท่ าจากสารก่ึงตวั นา
เซลล์แสงอาทิตย์ท่ีใช้สารกึ่งตัวนาซิลิคอนจะถูกแบ่งออกเป็นสารกึ่งตัวนาเป็นผลึก (Crystal) และไม่เป็น
ผลึก (Amorphous) สารก่ึงตัวนาชนิดผลึกซิลิคอนจะใช้กันอย่างแพร่หลายสาหรับอัตราการแปลงสูงและความ
น่าเช่ือถือติดตาม เซมิคอนดักเตอร์ไม่เป็นผลึกทางานได้ดีแม้ภายใต้หลอดฟลูออเรสเซนต์ ดังนั้นจึงใช้เป็นแหล่ง
พลงั งานสาหรับเครื่องคิดเลขและนาฬิกาข้อมือ ในระบบผลติ ไฟฟา้ ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ องค์ประกอบหลัก
ของระบบคือ “แผงเซลล์แสงอาทิตย์” ซึ่งทาหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้
ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ปรากฏการณ์ โฟโตวอลเทอิก โดยในท้องตลาดมีเทคโนโลยีของเซลล์แสงอาทิตย์อยู่
3 ชนิดหลัก ๆ คือ โมโนคริสตัลไลน์ (Monocrystalline) โพลีคริสตัลไลน์ (Polycrystalline) และ ฟิล์มบาง
(Thin film)
1) แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบโมโนครสิ ตลั ไลน์
หลายคนคิดวา่ แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ เป็นเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์และทางเลือก
ทด่ี ีทีส่ ุด โมโนครสิ ตัลไลน์เปน็ หนึ่งในเทคโนโลยีท่ีเก่าแกท่ ีส่ ุดและมีราคาแพงกว่า แต่แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทนี้
มีประสิทธิภาพสูงสุด โดยท่ัวไปแล้วแผงชนิดนี้มีประสิทธิภาพการแปลงได้ถึงร้อยละ 15-20 นั้นหมายความว่ามัน
สามารถแปลงร้อยละ 15-20 ของพลังงานในแสงอาทิตย์ที่กระทบกับพวกมันเป็นพลังงานไฟฟ้า
เซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ ทาจากผลึกเดี่ยวของซิลิกอนบริสุทธ์ิพิเศษขนาดประมาณขวดไวน์
ดังแสดงในรูปที่ 17 และหั่นเป็นแผ่นบาง ๆ เพื่อให้เวเฟอร์ ดังแสดงในรูปท่ี 18 เวเฟอร์วงกลมเหล่านี้ถูกตัด
ด้านข้างออกเป็นส่ีเหล่ียมจัตุรัสแล้วจะถูกเปลี่ยนเป็น "เซลล์แสงอาทิตย์" แบบโมโนคริสตัลไลน์ท่ีมีลักษณะ
ดงั แสดงในรูปท่ี 19
11
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
รูปท่ี 17 ผลกึ เดี่ยวของซิลิกอนบรสิ ุทธ์ิ
รูปท่ี 18 แนวเลื่อยแท่งผลกึ
รูปที่ 19 เซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโมโนครสิ ตลั ไลน์
เส้นสีเงินเป็นลวดตัวนาซึ่งทาหน้าที่รวบรวมกระแสไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นเมื่อแสงกระทบกับเซลล์
ย่อย แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยเมทริกซ์ของเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์วางต่อกันใน
แนวราบในลักษณะเหมือนกระเบื้องปูพื้นห้องน้า โดยทั่วไปแล้วเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์มี
ประสิทธิภาพสูง แต่จะเสียพื้นที่บางส่วนระหว่างเซลล์เมื่อถูกนามาประกอบเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์
(เพชรสีขาวเล็ก ๆ ดังแสดงในรูปที่ 20) ทาให้มีประสิทธิภาพการผลิตพลังงานใกล้เคียงกับแผงเซลล์
แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์
รปู ที่ 20 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโมโนคริสตลั ไลน์
12
กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
ผู้ผลิตบางรายจะใช้เทคนิคพิเศษ เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ประสิทธิภาพสูง
พิเศษ เทคนิคพิเศษเหล่าน้ี เช่น "สร้างสนามท่ีพื้นผิวด้านหลังหรือใช้เลเซอร์เซาะร่อง" และเทคโนโลยีไฮบริด
แผงโมโนคริสตัลไลน์ประสิทธิภาพสูงพิเศษเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่าร้อยละ 20 แต่ราคาจะสูงขึ้น
ประมาณรอ้ ยละ 30 เมอ่ื เทยี บกบั แผงเซลล์แสงอาทติ ยแ์ บบโมโนคริสตลั ไลน์ท่วั ไป
ขอ้ ดีของแผงเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบโมโนครสิ ตัลไลน์
ทีม่ า: https://energyinformative.org/best-solar-panel-monocrystalline-polycrystalline-thin-film/#crystalline-silicon
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ มีประสิทธิภาพสูงสุดเนื่องจากทาจากซิลิคอนเกรด
สูงสุด ประสิทธิภาพของแผงแบบโมโนคริสตัลไลน์ โดยทั่วไปจะมีประมาณร้อยละ 15-20
บริษัทซันเพาว์เวอร์ ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีมีประสิทธิภาพสูงสุดในตลาดสหรัฐอเมริกาใน
ปัจจุบัน ซีรสี่ ์ E20 ให้ประสิทธิภาพการแปลงแบบพาเนลสูงถึงร้อยละ 20.1 และได้เปิดตัวซีรสี่ ์ X
ท่มี ปี ระสิทธิภาพสูงสดุ เปน็ ประวตั ิการณ์ถึงร้อยละ 21.5
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ประหยัดพื้นท่ี เน่ืองจากแผงชนิดน้ีผลิตพลังงาน
สูงสุดจึงใช้พ้ืนที่จานวนน้อยท่ีสุดเมื่อเทียบกับชนิดอ่ืน ๆ แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโน
คริสตัลไลน์ ผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 4 เท่าของปริมาณการผลิตไฟฟ้าเป็นแผงเซลล์
แสงอาทิตยแ์ บบฟิลม์ บาง (พน้ื ที่เทา่ กัน)
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์มีอายุการใช้งานนานที่สุด ผู้ผลิตแผงเซลล์
แสงอาทติ ย์ส่วนใหญ่รับประกัน 25 ปีสาหรับแผงเซลลแ์ สงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตัลไลน์
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์มีแนวโน้มท่ีจะทางานได้ดีกว่าแผงเซลล์
แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตลั ไลน์ ทมี่ พี กิ ดั เดยี วกนั ในสภาพแสงน้อย
ขอ้ เสียของแผงเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตัลไลน์
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์น้ันมีราคาแพงที่สุด จากมุมมองทางการเงิน
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์ (และในบางกรณีฟิล์มบาง) อาจเป็นทางเลือกที่
ดกี ว่าสาหรับเจ้าของบ้านบางคน
• หากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ถูกปกคลุมด้วยร่มเงา ฝุ่น หรือหิมะ บางส่วน วงจรทั้งหมดอาจเสียหาย
ได้ ถ้าใช้ไมโครอินเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก (ใช้ติดเฉพาะแผง) แทนอินเวอร์เตอร์ขนาดใหญ่
กจ็ ะสามารถแก้ปัญหานี้ได้ ไมโครอินเวอร์เตอร์จะทาให้แน่ใจว่าจะไม่ได้รับผลกระทบทั้งหมดจาก
อาเรย์แสงอาทิตย์เนื่องจากปัญหาการเงาบดบัง จะได้รับผลกระทบกับ แผงเซลล์แสงอาทิตย์
แผงเดียวเทา่ นน้ั
• กระบวนการดึงผลึกซิลิกอน (Czochralski) ในการผลิตโมโนคริสตัลไลน์ซิลิกอน ส่งผลให้ได้
แท่งทรงกระบอกขนาดใหญ่ ด้านทั้งส่ีถูกตัดออกจากแท่งเพื่อสร้างแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน
ซลิ คิ อนทเี่ หลือจากการตัดจานวนมากจะกลายเปน็ ขยะ
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ มีแนวโน้มที่จะมีประสิทธิภาพมากข้ึนในสภาพ
อากาศเยน็ ประสิทธิภาพลดลงเม่ืออุณหภูมิสงู ข้ึน
13
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทิตย์
2) แผงเซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบโพลคี ริสตัลไลน์ (เรียกอีกอย่างว่า Multicrystalline)
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์ทาจากซิลิคอนเช่นกัน แต่ชนิดของซิลิคอนท่ีใช้น้ันบริสุทธิ์
น้อยกว่าแบบโมโนคริสตัลไลน์เล็กน้อย และถูกหล่อเป็นบล็อกแทนที่จะเป็นรูปผลึกเด่ียว ดังแสดงในรูปท่ี 21
ความจรงิ ทว่ี า่ ผลึกถกู จดั เรียงแบบสุ่มหมายความวา่ จะมองเหน็ เปน็ ผลึกย่อย ๆ เม่อื ก้อนโพลีคริสตัลไลนถ์ ูกหล่อ
มันจะถูกเล่ือยเป็นบล็อกสี่เหลี่ยม จากนั้นหั่นเป็นเวเฟอร์สี่เหล่ียมจัตุรัสที่ถูกเปล่ียนให้เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ดงั
แสดงในรูปท่ี 22 เซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์คล้ายกับแบบโมโนคริสตัลไลน์ ในด้านประสิทธิภาพ
และการเสื่อมสภาพ ยกเว้นเซลล์โพลีคริสตัลไลน์โดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพต่ากว่าเล็กน้อย แต่อย่างไรก็ตาม
จะเห็นว่าไม่มีการเสียพ้ืนท่ีระหว่างมุมของเซลล์ส่ีเหล่ียมจัตุรัส ซึ่งหมายความว่าเม่ือนามาสร้างเป็นแผงเซลล์
แสงอาทิตย์ จะทาให้มีพ้ืนที่เพ่ิมเติมเล็กน้อยเพ่ือดูดซับแสงแดด ดังแสดงในรูปที่ 23 ผลที่ได้คือประสิทธิภาพ
ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์นนั้ เกือบจะเหมอื นกบั แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์แบบโมโนครสิ ตัลไลน์
รูปท่ี 21 ก้อนโพลคี ริสตัลไลน์และการเลื่อยเป็นบล็อกสเ่ี หล่ียม
รูปที่ 22 การหัน่ ก้อนโพลีครสิ ตัลไลน์เปน็ เวเฟอร์สีเ่ หลีย่ มจัตรุ สั และการสรา้ งเป็นเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโพลีครสิ ตัลไลน์
รปู ที่ 23 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโพลคี รสิ ตัลไลนแ์ ละลกั ษณะท่ีติดตง้ั
14
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
ข้อดีของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบโพลีครสิ ตัลไลน์
• กระบวนการที่ใช้ในผลิตโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนนั้นง่ายกว่าและเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่า
ปริมาณของเสยี ซลิ ิคอนจะน้อยกวา่ แบบโมโนคริสตลั ไลน์
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์ มีแนวโน้มที่จะมีค่าความคลาดเคล่ือนจากความ
ร้อนต่ากว่าแผงเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตัลไลน์ ในทางเทคนิคหมายความว่าแผงเซลล์
แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์ทางานได้แย่น้อยกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโน
คริสตัลไลน์ในอุณหภูมิสูง ความร้อนสามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแผงเซลล์
แสงอาทิตยแ์ ละอายกุ ารใชง้ านสัน้ ลง อยา่ งไรก็ตามผลกระทบนมี้ ีเพยี งเลก็ น้อย
ขอ้ เสียของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์แบบโพลีคริสตัลไลน์
• ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์อยู่ที่ร้อยละ 13-16 เนื่องจาก
ความบริสุทธิ์ของซิลิกอนที่ต่ากว่า แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโพลีคริสตัลไลน์จึงไม่ค่อยมี
ประสทิ ธิภาพเท่ากบั แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตลั ไลน์
• ใช้พ้ืนท่ีมากกว่า โดยทั่วไปต้องใช้พ้ืนที่มากกว่าเพ่ือผลิตพลังงานไฟฟ้าเท่ากันกับแผงเซลล์
แสงอาทิตย์ทท่ี าจากซลิ ิคอนโมโนคริสตลั ไลน์
3) แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบฟลิ ม์ บาง (Thin film)
แผงเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตลั ไลน์และแบบโพลีคริสตัลไลน์ถูกผลิตขึ้นในลักษณะที่คล้ายกันมาก แต่
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางใชว้ ิธกี ารผลิตที่แตกต่างอย่างสิ้นเชงิ แทนที่จะสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยการเล่ือย
ซิลิคอนก้อนใหญ่ ๆ ฟิล์มที่มีซิลิคอนผสมอยู่จะถูก "พ่น" ไปยังพื้นผิวซ่ึงจะทาให้กลายเป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ดงั แสดงในรปู ท่ี 24 แม้ว่ากระบวนการเหล่านี้จะมมี าระยะหนึ่งแลว้ กระบวนการผลิตฟลิ ม์ บางเป็นเทคโนโลยีทค่ี อ่ นข้าง
ใหม่ โดยได้มีการประมาณอายุการใช้งานของแผงชนิดน้ีประมาณ 20 ปี ซึ่งฟิล์มบาง เป็นคาท่ัวไปสาหรับแผงเซลล์
แสงอาทติ ย์ท่ีทาจากวัสดุเหลา่ นี้คือ ซลิ ิคอนทไ่ี ม่เป็นรปู ผลึก (a-Si) แคดเมียมเทลลไู รด์ (CdTe) และคอปเปอร์อินเดียม
ไดเซเลไนด์ (CIGS)
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง มีใช้อยู่ประมาณร้อยละ 5 ในตลาด แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ
ฟิล์มบางได้รับความนิยมในโซลา่ ฟารม์ ขนาดใหญ่ แตค่ ่อนขา้ งหายากในตลาดท่ีอยอู่ าศัย
รปู ที่ 24 แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง (Thin film)
15
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
ประสิทธภิ าพแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง
ถึงแม้ว่าข้ันตอนการผลิตจะถูกปรับปรุงให้ดีข้ึนแต่แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางก็มีประสิทธิภาพ
ร้อยละ 8-10 ซงึ่ หมายความว่ามนั จะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของแบบโมโนคริสตัลไลน์และแบบโพลีคริสตลั ไลน์ท่ี
ผลิตพลังงานได้เท่ากันและมีน้าหนักมาก ดังนั้นต้องมีหลังคาที่ใหญ่และแข็งแรงกว่า และอุปกรณ์สาหรับติดตั้ง
ต้องใหญ่และแข็งแรงกวา่ ส่งิ ทีค่ วรระวังอีกประการคือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง สามารถเส่ือมสภาพลง
ได้ถงึ ร้อยละ 20 ในช่วงปแี รกของการตดิ ต้ังก่อนท่ีจะคงตวั สู่ระดับการผลิตพลังงานที่กาหนด โดยปกติเราสามารถ
มองเห็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางเพราะไม่มีรูปแบบเมทริกซ์ของแผงผลึก แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบ
ฟิล์มบางมีเพียงสีเดียวซ่ึงมักจะเป็นสีน้าเงิน สีดาหรือสีน้าตาล และจะเป็นอาร์เรย์ขนาดใหญ่เพ่ือชดเชย
ประสิทธิภาพต่า ซึ่งรูปท่ี 25 คือหลังคาที่มีแผงพลังงานแสงอาทิตย์ 2 ชนิด คือ แผงฟิล์มบางอยู่ทางด้านซ้ายและ
แผงแบบโมโนคริสตัลไลน์ทางด้านขวา อาร์เรย์แบบฟิล์มบางผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่าแบบโมโนคริสตัลไลน์
เพยี งประมาณร้อยละ 20 แม้จะใชพ้ ื้นทีใ่ หญ่กวา่ ประมาณร้อยละ 300
รูปที่ 25 การติดตั้งแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์บนหลังคาโดยดา้ นซ้ายคือแผงแบบฟิล์มบางและดา้ นขวาคือแบบโมโนครสิ ตัลไลน์
ข้อดขี องแผงเซลล์แสงอาทติ ย์แบบฟิล์มบาง
• การผลิตจานวนมากน้ันทาไดง้ ่าย ทาให้มีราคาถูกกว่าการผลิตกวา่ เซลลแ์ สงอาทติ ย์ท่ีใชผ้ ลึก
• กาลงั ไฟฟา้ ไดร้ ับผลกระทบนอ้ ยกว่าจากอุณหภมู ิสูง
• ใช้วัสดนุ อ้ ยลงในการผลติ แผง
• ดสู ะอาดมากและสามารถโค้งงอเปน็ รปู รา่ งต่าง ๆ ได้
• ทางานได้ดีในสภาพแสงนอ้ ย
• หากมเี งาบดบังโมดูลบางส่วนพลังงานท่ีผลิตได้จะลดลงน้อยกว่าแผงผลึก
ขอ้ เสยี ของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยแ์ บบฟิลม์ บาง
• มีประสิทธิภาพเพยี งคร่ึงหน่ึงของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์แบบผลึก (ใช้พ้ืนท่ีบนหลังคาเปน็ สองเท่า)
• ใช้เวลาหกเดือนถึงหนึ่งปีก่อนทีก่ าลังการผลิตจะมีเสถียรภาพ
• ใช้เวลานานกว่าในการติดตง้ั
• มขี ้อจากัด ในการเลือกใชอ้ ินเวอรเ์ ตอร์
• ใชก้ ระบวนการผลติ ท่ีเป็นพิษมากข้นึ
16
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
กลุ่มเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทาจากสารประกอบซิลิคอน (Compound Silicon Semiconductor)
ซ่ึงเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทน้ี จะเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีมีประสิทธิภาพสูงถึงร้อยละ 25 ขึ้นไป แต่มี
ราคาสูงมากไม่นิยมนามาใช้บนพ้ืนโลก นิยมใช้งานสาหรับดาวเทียมและระบบรวมแสงเป็นส่วนใหญ่
แต่การพัฒนาขบวนการผลิตสมัยใหม่จะทาให้มีราคาถูกลง และนามาใช้มากขึ้นในอนาคต (ปัจจุบัน
นามาใช้เพยี งร้อยละ 7 ของปริมาณทมี่ ใี ช้ท้งั หมด) ซง่ึ กาลงั อย่รู ะหว่างการพัฒนาเพื่อลดต้นทุนต่อไป
2.3 ปจั จัยท่ีกาหนดประสทิ ธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ท่ีมา: https://energyinformative.org/solar-panel-efficiency/
ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์หรืออัตราการแปลงผัน หมายถึงจานวนพลังงานแสงอาทิตย์ที่
เขา้ มาจะถูกแปลงผันเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยทว่ั ไปแล้วประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทติ ย์เชงิ พาณชิ ย์จะอยู่
ในชว่ งรอ้ ยละ 11-15
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในปัจจุบัน ใช้การตัวรวบรวมหลายจุดต่อ (multi-
junction concentrator) และแปลงผันพลังงานได้ร้อยละ 44.0 ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้ามาเป็นพลังงาน
ไฟฟ้า แผงเซลล์แสงอาทิตย์ท่มี ีประสิทธิภาพสูงท่สี ดุ ในตลาดสหรฐั อเมรกิ าในปจั จบุ ัน คือ รนุ่ SunPower SPR-
327NE-WHT-D ท่ีมีประสิทธิภาพโมดูลร้อยละ 20.1 และรุ่น SunPower SPR-343J-WHT-D ซ่ึงในเดือน
มิถุนายน ปี 2556 แผงเซลล์แสงอาทิตย์รุ่น SunPower X21-345 ท่ีเพิ่งเปิดตัวใหม่ทาสถิติสูงสุดร้อยละ 21.5
ซง่ึ ประสิทธิภาพของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ไดร้ บั อิทธิพลจากตัวแปรท้งั หมดดังต่อไปนี้
1) ประเภทแผงพลงั งานแสงอาทติ ย์
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์ทาจากซิลิคอนที่มีความบริสุทธ์ิสูงสดุ ทาให้เป็นแผง
เซลล์แสงอาทิตย์ทมี่ ปี ระสิทธภิ าพท่สี ดุ
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีใช้ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์นั้นมักจะไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ
เทา่ แผงเซลล์แสงอาทิตยแ์ บบโมโนคริสตลั ไลน์ แต่ก็ไมแ่ ตกต่างกนั มากนัก
• แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางในปัจจุบันค่อนข้างมีประสิทธิภาพต่าแต่ก็มีราคาต่ากว่า
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางใช้พื้นท่ีมากกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนหรือโพลี-
คริสตลั ซงึ่ เปน็ สาเหตทุ ไี่ ม่เหมาะสาหรับครัวเรอื นสว่ นใหญ่
2) การยดึ และการตดิ ตงั้ แผง
การยดึ และตดิ ตั้งแผงกเ็ ป็นอีกหนง่ึ ตวั แปรที่เกย่ี วข้องกับประสทิ ธิภาพ การตดิ ตง้ั แผงจะต้องคานวณว่า
แผงควรจะติดตงั้ ให้มคี วามชนั และความลาดเอยี งจากพน้ื กี่องศาและหนั หน้าไปทางทิศใด (โดยทัว่ ไปในประเทศ
ไทยจะติดตั้งให้ระนาบแผงเซลล์แสงอาทิตย์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน)
ดังแสดงในรูปที่ 26 การยึดและติดตั้งแผงนั้นมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแผงหรือทั้งระบบ
ถา้ ตดิ ตั้งไปผิดทิศหรอื ความชนั แผงจากพ้ืนไมเ่ หมาะสม กาลงั ไฟฟา้ ท่ีผลติ ไดก้ ็จะลดลงไปอยา่ งมาก
17
กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รูปท่ี 26 การตดิ ตั้งแผงที่เหมาะสมสาหรับประเทศไทย
3) ความเข้มของแสง
กาลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของแสง หมายความว่าเมื่อ
ความเข้มของแสงสูง กาลังไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ก็จะสูงข้ึนหรืออีกนัยหน่ึงจะกล่าวว่า กระแสไฟฟ้า
ที่ผลิตได้จะสูงขึ้นแต่แรงดันไฟฟ้าท่ีผลิตได้แทบจะไม่แปรไปตามความเข้มของแสงมากนัก ดังแสดงในรูปท่ี 27
ความเข้มของแสงท่ีใช้วัดเป็นมาตรฐานคือความเข้มของแสงท่ีวัดบนพื้นโลกในสภาพอากาศปลอดโปร่ง ปราศจาก
เมฆหมอกและวัดท่ีระดับน้าทะเลในสภาพที่แสงอาทิตย์ต้ังฉากกับพ้ืนโลก ตัวอย่างเช่น ความเข้มแสงมีค่าเท่ากับ
100 เมกะวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร หรือ 1,000 วัตต์ต่อตารางเมตร ซึ่งมีค่าเท่ากับ AM 1.5 (Air Mass 1.5)
และถ้าแสงอาทิตย์ ทามุม 60 องศากับพื้นโลกความเข้มของแสงจะมีค่าเท่ากับประมาณ 75 เมกะวัตต์ต่อตาราง
เซนตเิ มตร หรือ 750 วตั ต์ต่อตารางเมตร ซึ่งมคี ่าเท่ากับ AM 2 กรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตยน์ ้นั จะใชค้ ่า AM 1.5
เปน็ มาตรฐานในการวัดประสทิ ธภิ าพของแผง
รปู ที่ 27 ความสัมพันธร์ ะหวา่ งกระแส แรงดันไฟฟ้า ของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ที่ความเข้มแสงค่าตา่ ง ๆ
4) อณุ หภมู ิ
กระแสไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะไม่แปรตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะท่ี
แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเมื่ออณุ หภูมิสูงขึ้น ซ่ึงโดยเฉล่ยี แล้วทุก ๆ 1 องศาเซลเซียส ทีเ่ พมิ่ ขึน้ จะสง่ ผลทาให้
แรงดันไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5 ดังแสดงในรูปท่ี 28 และในกรณีของแผงเซลล์แสงอาทิตย์มาตรฐานท่ีใช้
กาหนดประสิทธิภาพของแผงแสงอาทิตย์คือ ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เช่น กาหนดไว้ว่าแผง
แสงอาทิตย์มีแรงดันไฟฟ้าท่ีวงจรเปิด (Open Circuit Voltage หรือ Voc) ท่ี 21 โวลต์ ณ อุณหภูมิ 25
องศาเซลเซียส ก็จะหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าที่จะได้จากแผงแสงอาทิตย์ เม่ือยังไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์
ไฟฟ้า ณ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส จะเท่ากับ 21 โวลต์ ถ้าอุณหภูมิสูงกว่า 25 องศาเซลเซียส
18
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
เช่น อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส จะทาให้แรงดันไฟฟ้าของแผงแสงอาทิตย์ลดลงร้อยละ 2.5 (ร้อยละ
0.5 x 5 องศาเซลเซยี ส) นนั่ คอื แรงดนั ของแผงแสงอาทติ ย์ที่ Voc จะลดลง 0.525 โวลต์ (21 โวลต์ x
ร้อยละ 2.5) เหลือเพียง 20.475 โวลต์ (21 โวลต์ – 0.525 โวลต์) สรุปได้ว่า เม่ืออุณหภูมิสูงข้ึน
แรงดนั ไฟฟ้าก็จะลดลง ซึง่ มีผลทาให้กาลงั ไฟฟ้าสงู สุดของแผงแสงอาทิตย์ลดลงดว้ ย
รปู ท่ี 28 ความสมั พนั ธร์ ะหว่างกระแส แรงดันไฟฟ้า ของแผงเซลล์แสงอาทิตยท์ ่ีอุณหภูมิต่าง ๆ
5) วสั ดปุ ระกอบแผง
วสั ดทุ ่นี ามาประกอบแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ เชน่ กระจกกม็ ีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจก
ที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงใหน้ ้อยทสี่ ุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ดา้ นใน
6) เงาบดบงั แสง
นอกเหนือจากการติดตั้งแผงท่ีเหมาะสมแล้วเงาที่บดบังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในบางส่วนก็มีผลตอ่
ประสิทธิภาพโดยรวมของทั้งระบบด้วยเพราะโดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงเซลล์แสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดัน
ที่ออกแบบไว้ เม่ือมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพียงแค่หนึ่งแผงก็จะทาให้
กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหลได้ ดังน้ันควรม่ันใจว่าการติดต้ังแผงต้องไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสง
ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ไมโครอินเวอร์เตอร์ที่ติดต้ังที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละแผงสามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ โดยแผง
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกเงาบดบังจะใช้ไม่ได้เพียงแผงเดียวเท่านั้นแต่แผงอ่ืนจะยังสามารถใช้งานได้ อยู่
ดังนนั้ การตดิ ตัง้ แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต้องทาการวิเคราะห์รม่ เงาในสถานทที่ ี่จะทาการติดตง้ั
7) อายุการใชง้ าน
ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์น้ันจะค่อย ๆ ลดลงตามอายุการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว
แผงเซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตพลังงานไฟฟ้าลดลงร้อยละ 0.5 ทุก ๆ ปี ผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์มัก
เสนอการรับประกนั วา่ การจ่ายพลงั งานจะสูงกว่าร้อยละ 80 หลังจาก 25 ปี
19
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
2.4 การเพิ่มประสิทธภิ าพของระบบผลิตพลงั งานจากเซลลแ์ สงอาทิตย์
ช่วงท่ีแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตกาลังไฟฟ้าได้เกินร้อยละ 85 อยู่ในช่วงประมาณ 11.00
นาฬิกา ถึง 16.00 นาฬิกา ซึ่งหมายความว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพที่ดีได้ 5 ช่ัวโมงต่อวัน
เท่าน้ัน จากปญั หาในข้างต้นจึงไดม้ กี ารคิดวธิ ีการทจี่ ะทาให้แผงเซลลแ์ สงอาทิตยส์ ามารถผลิตกาลงั ไฟฟา้ ได้มาก
ขึน้ โดยระบบการตดิ ตามดวงอาทติ ย์ แบ่งออกเปน็
1) Passive Trackers องศาของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้ระบบสามารถผลิตพลังงาน
ไฟฟ้าได้มากท่ีสุด ณ ชว่ งเวลาหนงึ่ โดยไมใ่ ชม้ อเตอรเ์ กยี ร์และตวั ควบคุมในการทางาน แต่จะใช้แสงแดด
ที่ให้ความร้อนกับน้าจนน้าระเหยไปอีกทาง จนทาให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ หมุนตามทิศของดวงอาทิตย์
ดังแสดงในรูปท่ี 29
รูปที่ 29 การทางานของระบบ Passive Trackers
2) Active Trackers คือการใช้อุปกรณ์เซนต์เซอร์และมอเตอร์หรือตัวขับเคลื่อน เพ่ือทาการปรับ
ทิศทางและองศาของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อให้ระบบสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากท่ีสุด ณ ช่วงเวลา
หน่ึง กล่าวคือหลักการง่ายๆ ของการติดตามนั้นก็คือทาให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับแสงอย่างเต็มท่ี (ตั้งฉาก
กับดวงอาทิตย์) Active Trackers สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ได้ คือ การติดตามแบบแกนเดียว
(Single Axis Trackers; SAT) และการตดิ ตามแบบสองแกน (Dual Axis Tracker; DAT)
การติดตามแบบแกนเดียว ระบบติดตามดวงอาทิตย์จะสามารถเลือกหมุนได้แค่ทิศทางเดียว
(แนวนอนหรือแนวตั้ง) โดยการหมุนแบบแนวนอนจะเหมาะกับการใช้ในในภูมิประเทศที่มีความเข้มแสงเยอะ
ช่วงกลางวัน แต่ช่วงอ่ืนจะมีค่าน้อย แต่การหมุนแบบแนวตั้งจะเหมาะกับภูมิประเทศท่ีความเข้มแสงไม่เยอะมาก
แต่มีระยะเวลานานสามารถแบ่งออก ๆ ได้เป็น การติดตามแบบแกนเดียวแบบแกนเอียง (Tilted Single-Axis
Trackers) ดงั แสดงในรูปที่ 30 การติดตามแบบแกนเดียวแกนนอน (Horizontal Single-Axis Trackers) ดงั แสดง
ในรปู ที่ 31 และการตดิ ตามแบบแกนเดยี วแกนต้ัง (Azimuth Single-Axis Trackers) ดังแสดงในรปู ที่ 32
20
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
รูปท่ี 30 การตดิ ตามแบบแกนเดยี วแบบแกนเอยี ง
รปู ท่ี 31 การติดตามแบบแกนเดยี วแบบแกนนอน
รูปที่ 32 การตดิ ตามแบบแกนเดยี วแบบแกนตง้ั
การตดิ ตามแบบสองแกน จะมีการหมุนสองทางนั้นคือแนวนอนและแนวตั้ง โดยระบบควบคุม
จะมซี อฟ์ทแวรจ์ านวนมากเพ่ือทีจ่ ะควบคมุ ใหแ้ ผงเซลล์แสงอาทิตยส์ ามารถรับรู้ทิศของแสงแดดและขยบั
หน้าเขา้ หาแสง ดังแสดงในรูปที่ 33
รูปที่ 33 การตดิ ตามแบบสองแกน
21
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
3) Maximum Power Point Tracking; MPPT ระบบควบคุมแบบ MPPT ได้รับการออกแบบให้
ใช้ไมโครโพรเซสเซอร์สาหรบั ทาการตรวจสอบกาลังไฟฟ้าขาออกของแผงเซลลแ์ สงอาทิตยต์ ลอดเวลา เพอ่ื ให้ได้
ค่ากาลังผลิตสูงสุดในแต่ละเวลาตามค่าความเข้มของแสงอาทิตย์ที่ได้รับในรูปของกระแสไฟฟ้าและ
แรงดันไฟฟ้า ดังแสดงในรูปที่ 34 ด้วยข้ันตอนวิธีของ MPPT ท่ีจะทาให้ได้กาลังไฟฟ้ามากขึ้น หากตรวจสอบ
พบว่ากลุ่มแผงเซลล์แสงอาทิตย์ใดให้ค่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าขาออกสูงกว่า จะย้ายจุดควบคุมไปยัง
แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าขาออกของกลุ่มแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้น MPPT ทางานโดยการตรวจสอบที่
เอาต์พุตของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ และเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอร่ีในระบบ จากนั้นกาหนดค่า
กาลงั ไฟฟา้ สงู สุดท่แี ผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถจ่ายออกเพื่อทาการประจลุ งในแบตเตอรี่ และทาการแปลงเป็น
แรงดันไฟฟ้าสงู สดุ เพ่ือให้ไดก้ ระแสไฟฟา้ สูงสดุ ในการประจแุ บตเตอรี่ ดังแสดงในรปู ที่ 35
รูปที่ 34 ความสมั พันธร์ ะหว่างกระเเส แรงดันไฟฟ้าและกาลังไฟฟ้า
รูปท่ี 35 ตวั ควบคุมการติดตามกาลงั สูงสุด
2.5 ปา้ ยแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ (Solar Cell Nameplate)
ปัจจุบันมีหลายบริษัทเป็นผู้ผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ออกมาหลายย่ีห้อ บางโรงงานผลิตออกมาเป็น
10 ยี่ห้อก็มี เพ่ือการเลือกใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้เหมาะสมกับความต้องการ จึงมีการติดคุณลักษณะทาง
ไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Electrical Characteristics Solar Module) หรือเรียกง่ายๆ ว่า “สเปคของ
แผงเซลล์แสงอาทิตย์” แนบมากับตัวแผงเซลล์แสงอาทิตย์ด้วย เพื่อจะทาให้รู้ว่าสเปคแต่ละแผงเป็นอย่างไร
จะเลือกได้ถูกเวลานาไปออกแบบและใช้งานจริงได้ โดยค่าต่าง ๆ ส่วนใหญ่ทุกบริษัทจะแสดงมีข้อมูลพื้นฐาน
ดงั ต่อไปน้ี ตัวอยา่ งของคุณลกั ษณะทางไฟฟ้าของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ดงั แสดงในรูปที่ 36
22
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
รปู ที่ 36 คุณลักษณะทางไฟฟ้าของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์
โดยคุณลักษณะดังกล่าวจะติดอยู่ด้านหลังแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งสามารถอธิบายความหมาย
ของสเปค ไดด้ งั ตอ่ ไปน้ี
SHARP หมายถงึ แผงเซลล์แสงอาทติ ย์ย่ีหอ้ SHARP
SOLAR MODULE
ND-L3E6ET หมายถงึ แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์
NOMINAL RATINGS
MAXIMUM POWER (Pmax) หมายถึง รนุ่ ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ND-L3E6ET
OPEN CIRCUIT VOLTAGE (Voc)
SHORT CIRCUIT CURRENT (Isc) หมายถึง พิกัดท่ัวไปคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถ
MAXIMUM POWER VOLTAGE (Vmpp) ผลติ ไฟฟา้ ไดจ้ ริง
MAXIMUM POWER CURRENT (Impp)
MAXIMUM SYSTEM VOLTAGE หมายถงึ คา่ กาลังไฟฟา้ สงู สุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ คือ 123.0 วัตต์
IRRADIANCE
หมายถึง ค่าแรงดันเปิดวงจรของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เมื่อวัดโดยไม่ได้ต่อภาระ
Ser. No. ระหว่างขัว้ บวกและลบคอื 21.3 โวลต์
ASSEMBLED IN THAILAND หมายถึง ค่ากระแสไฟฟ้าลัดวงจรของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เม่ือวัดโดย
การลดั วงจรขัว้ บวกและลบเข้าหากนั คือ 7.90 แอมป์
หมายถึง ค่าแรงดันไฟฟ้า ขณะท่ีแผงเซลล์แสงอาทิตย์จ่ายกาลังไฟฟ้าสูงสุด
ของแผงนเี้ ทา่ กับ 17.2 โวลต์
หมายถึง ค่ากระแส ขณะที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์จ่ายกาลังไฟฟ้าสูงสุดของแผงน้ี
เท่ากับแผงนเ้ี ทา่ กบั 7.16 แอมป์
หมายถึง ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดท่ีแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะต่อในระบบได้ (หมายถึงตอ่
พว่ งกันได้หลายๆ แผง) แผงนเ้ี ทา่ กับ 540 โวลต์
หมายถึง ท่ีสภาวะทดสอบมาตรฐาน (Standard Test Condition, STC)
ขณะพลังงานแสงที่ตกกระทบ 1,000 W/m2 สเปกตรัมของแสงท่ีผ่านช้ัน
บรรยากาศหนา 1.5 เท่า (Air mass = 1.5) และท่ีอุณหภูมิ 25 องศาเซลเซยี ส
ย่อมาจาก Serial Number สาหรับแผงนี้คือ 050608379 ซึ่งเลขนี้จะมีแผง
เดียวเนื่องจากบริษัทผู้ผลิตได้กาหนดไว้ ในระบบ DATA ของบริษัทสามารถ
ตรวจสอบยอ้ นกลับไดใ้ นกรณที ีม่ ีปญั หาหรือกรณีอืน่ ๆ
แผงนป้ี ระกอบในประเทศไทย
23
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
บทที่ 3
สว่ นประกอบของระบบเซลลแ์ สงอาทิตย์
3.1 แผงเซลล์แสงอาทิตย์
การประกอบเซลล์ (Cell) จนเปน็ อาร์เรย์ (Array) ดังแสดงในรปู ท่ี 37
รปู ที่ 37 การประกอบเซลล์จนเปน็ อารเ์ รย์
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ อินเวอร์เตอร์ ตัวควบคุมการประจุ
แบตเตอรี่ สายเคเบลิ และอปุ กรณป์ อ้ งกันต่าง ๆ
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นเซลล์แสงอาทิตย์หลาย ๆ เซลล์ ประกอบเข้าด้วยกันเป็นแผงเซลล์
แสงอาทิตย์ ดังแสดงในรูปที่ 38 โดยลักษณะการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะข้ึนอยู่กับขนาดแผงและปริมาณ
พลังงานที่ต้องการ แผงเซลลแ์ สงอาทิตย์เป็นพ้ืนฐานของทุกระบบพลงั งานแสงอาทิตยท์ ุก ๆ ระบบ ซึ่งซิลิคอน
ถกู นามาใช้เพอ่ื สร้างเซลลแ์ สงอาทิตย์ และตอ่ ร่วมกนั เป็นแผงเซลล์แสงอาทติ ย์
รปู ที่ 38 แผงเซลล์แสงอาทิตย์
อาร์เรย์แผงเซลล์แสงอาทิตย์ (Array) อาร์เรย์ คือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์หลายแผงมาเชื่อมต่อกัน
ดังแสดงในรูปที่ 39 ในระบบท่ีใหญ่ข้ึนต้องการอาร์เรย์เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการ ซึ่งในบางกรณี
จาเป็นตอ้ งมอี าร์เรย์มากกวา่ หนง่ึ อารเ์ รย์ ดงั แสดงในรปู ที่ 40
24
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รูปท่ี 39 อาร์เรย์แผงเซลล์แสงอาทติ ย์
รปู ที่ 40 อาร์เรย์แผงเซลล์แสงอาทติ ย์ทมี่ ากกวา่ หน่ึงอารเ์ รย์
ปัจจยั ท่ีสง่ ผลต่อการผลิตพลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ ดงั แสดงในรูปที่ 41 ไดแ้ ก่
1) พน้ื ทร่ี ับแสงของแผง แผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ขนาดใหญจ่ ะผลิตกระแสไฟฟา้ ไดม้ ากข้นึ ถา้ เพม่ิ พนื้ ท่ีผิว
ของแผงเปน็ สองเทา่ เราก็จะเพม่ิ กาลังไฟฟา้ เปน็ สองเท่า
2) ทิศทางแผง เพื่อให้ผลิตพลังงานไฟฟ้ามากที่สุด แผงเซลล์แสงอาทิตย์น้ันจะต้องหันหน้าเข้าหา
แสงอาทิตย์ในทศิ ทางตามดวงอาทิตย์
3) ความร้อน การติดตั้งแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงจะทาให้ตัวแผงและเซลล์ที่อยู่ในแผง
เกดิ การเสื่อมสภาพทาใหร้ บั พลังงานความเขม้ จากแสงอาทติ ย์ไดล้ ดลง
4) ความสว่าง ยิ่งมแี สงแดดตกกระทบมากขนึ้ แผงยง่ิ มกี ารผลิตกระแสไฟฟ้ามากขึน้ หากมกี ารบงั แดด
หรอื เงา บนแผง แผงจะผลติ กระแสไฟฟา้ ไดล้ ดลงอยา่ งมาก
รปู ท่ี 41 ปจั จัยทส่ี ่งผลต่อการผลติ พลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์
25
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
ปัญหาท่ีสาคัญในการผลิตไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์คือ ปริมาณแสงอาทิตย์ใน 1 วัน
ไม่ได้มีตลอด 24 ช่วั โมง และปริมาณของพลังงานแสงอาทิตยท์ น่ี ามาใชผ้ ลิตไฟฟา้ ไดน้ ้ันแตกต่างกนั ไปขนึ้ อย่กู ับ
เวลาในแต่ละวัน เวลาของแตล่ ะปี ตาแหนง่ ทตี่ ั้งแผง และสภาพอากาศ
3.1.1 ชนดิ และเทคโนโลยี
ประเภทของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เทคโนโลยีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตจากซิลิคอนมีใช้อยู่
3 ประเภทซง่ึ ใช้ในเชงิ พาณชิ ย์ ไดแ้ ก่
1) โมโนครสิ ตัลไลน์ (Monocrystalline) ดงั แสดงในรูปที่ 42-a
2) โพลีครสิ ตลั ไลน์ (Polycrystalline) ดังแสดงในรปู ท่ี 42-b
3) อะมอร์ฟสั (Amorphous) ดงั แสดงในรูปที่ 42-c
a แบบโมโนครสิ ตลั ไลน์ b แบบโพลคี รสิ ตลั ไลน์ c แบบอะมอร์ฟสั
รูปท่ี 42 ประเภทของแผงเซลล์แสงอาทติ ย์
โดยแผงแบบโมโนคริสตัลไลน์ จะมีสีดาและมีลักษณะเวเฟอร์สี่เหลี่ยมจัตุรัส แผงแบบโพลีคริสตัลไลน์มี
สีน้าเงินและมีลักษณะเป็นคริสตัลสีรุ้ง และแผงแบบอะมอร์ฟัสมีลักษณะสีดาซ่ึงบางคร้ังก็มีเส้นที่มองเห็นได้ราง ๆ
แผงเซลล์แสงอาทิตยม์ ีหลายขนาดตามกาลังไฟฟ้าขาออก โดยฉลากที่ดา้ นหลังของแผงเซลล์แสงอาทติ ยจ์ ะระบุกาลัง
เอาต์พุตหรือกาลังไฟฟ้าขาออกซ่ึงมีหน่วยเป็นวัตต์ (W) ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้ภายใต้สภาวะ
ที่เหมาะสม น่ันคือ เมื่อดวงอาทิตย์มีพลังงานรังสี 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร (ตอนเที่ยงไม่มีเมฆ) และท่ีอุณหภูมิแผง
25 องศาเซลเซียส ซง่ึ แผงเซลลแ์ สงอาทิตยท์ มี่ คี ุณภาพดสี ามารถใชง้ านได้นานกวา่ 20 ปี
3.1.2 พิกดั ของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์
ตวั อยา่ งฉลากบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในรูปที่ 43 แสดงคา่ ดังน้ี
รูปท่ี 43 ฉลากบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์ 85 วตั ต์สูงสุด (Wp)
26
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
1) กาลงั ไฟ Pmax 85 วตั ต์
2) กระแสขณะเกดิ กาลงั สูงสุด (Pmax) Imp 4.98 แอมป์
3) แรงดนั ไฟฟ้าขณะเกิดกาลังสูงสุด (Pmax) Vmp 17.1 โวลต์
4) แรงดนั ไฟฟา้ ขณะไม่มีโหลด Voc 21.5 โวลต์
5) Isc กระแสไฟฟ้าลัดวงจร 5.57 แอมป์
กาลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสไฟฟ้าที่ระบุไว้ท่ีฉลากบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้น เป็นค่าที่ได้รับการ
ทดสอบท่ีความเข้มแสง 1 กิโลวตั ต์ต่อตารางเมตร และที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส ดังน้ันพิกัดกาลังมักจะกาหนด
ที่ "วัตต์สูงสุด" (Wp) โมดูลท่ีมีพิกัด 85 วัตต์สูงสุด (Wp) คือ โมดูลที่สามารถจ่ายกาลังได้สูงสุดที่ 85 วัตต์ ภายใต้
เง่ือนไขที่กาหนด หากความเข้มแสงน้อยกว่า 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร หรืออุณหภูมิสูงกว่า 25 องศาเซลเซียส
แสดงว่าโมดูลนนั้ จะจ่ายพลังงานไดน้ ้อยกว่าพิกัด
วิธกี ารวัดพารามิเตอรข์ องแผงเซลล์แสงอาทิตย์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกผลิตข้ึนจะมีการทดสอบเพ่ือให้แน่ใจว่าตรงตามมาตรฐานที่กาหนด
มีพารามิเตอรท์ ี่สาคัญสองตัวท่ตี ้องพิจารณาระหวา่ งการทดสอบ
1) กระแสไฟฟ้าลัดวงจร (Isc) เป็นกระแสที่วัดได้เมื่อข้ัวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (ข้ัวบวกและข้ัวลบ)
ถูกเชอื่ มตอ่ เขา้ ดว้ ยกนั และไมม่ ีโหลด ดงั แสดงในรปู ที่ 44
2) แรงดันไฟฟ้าเปิดวงจร (Voc) คือแรงดันไฟฟ้าระหว่างข้ัวบวกและขั้วบวกของแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์
เมื่อไม่ไดต้ อ่ กับโหลดใด ๆ ดงั แสดงในรปู ที่ 45
รปู ที่ 44 การวัดแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์: กระแสไฟฟ้าลดั วงจร
รปู ที่ 45 การวัดแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์: แรงดันไฟฟา้ เปิดวงจร
27
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทิตย์
3.1.3 การต่อแผงเซลล์แสงอาทติ ยเ์ ป็นอาร์เรย์
เม่ือเชอื่ มต่อแผงเซลล์แสงอาทติ ยเ์ พ่ือสรา้ งอารเ์ รย์ พลงั งานทั้งหมดจากอาเรย์ คอื ผลรวมของพลังงาน
ของแต่ละแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวอย่างเช่น มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามแผงขนาด 100 วัตต์สูงสุด
และจะต้องเชื่อมต่อท้ังแบบอนุกรมหรือแบบขนานกาลงั ไฟฟ้าทั้งหมดจากอาร์เรยจ์ ะเท่ากับ 300 วัตต์สูงสดุ
ดงั แสดงในรูปท่ี 46
รปู ท่ี 46 ตัวอยา่ งการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทติ ยเ์ ปน็ อารเ์ รย์
การเช่อื มตอ่ แผงเซลล์แสงอาทิตยเ์ พ่อื สร้างอาร์เรยส์ ามารถทาได้ 3 วธิ ี ดงั น้ี
1) การตอ่ แบบอนกุ รม เพือ่ เพิม่ แรงดันไฟฟ้าขาออกของแผงเซลล์แสงอาทติ ย์
2) การต่อแบบขนาน เพื่อเพม่ิ กระแสไฟฟ้าขาออกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
3) การต่อแบบผสม เพอ่ื เพิ่มแรงดันไฟฟา้ และกระแสไฟฟา้ ขาออกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์
การต่อแบบอนุกรม
เม่ือต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่เหมือนกัน (มีพารามิเตอร์เดียวกัน) แบบอนุกรม จะได้แรงดันไฟฟ้า
ขาออกท่ีสูงข้ึน แรงดันไฟฟ้าท่ีเพ่ิมข้ึนจะมีค่าเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละ
แผง และกระแสไฟฟ้าขาออกของแต่ละแผงจะมีค่าเท่ากัน ในการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนุกรม
ข้ัวบวก (+) ของแผงจะต้องต่อกับขัว้ ลบ (-) ของแผงถดั ไปในอาร์เรย์ ดังแสดงในรูปท่ี 47 ตัวอย่างเชน่ มแี ผง
เซลล์แสงอาทิตย์ 3 แผง แต่ละแผงมขี นาด 12 โวลต์ และ 9 แอมป์ ตอ่ แบบอนกุ รม แรงดันไฟฟา้ และ
กระแสไฟขาออกของอาร์เรยน์ นั้ 36 โวลต์ / 9 แอมป์ ตามลาดับ
รูปที่ 47 ตวั อยา่ งการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ทีเ่ หมือนกนั แบบอนุกรม
การตอ่ แบบขนาน
การต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีเหมือนกันแบบขนาน กระแสไฟฟ้าขาออกจะสูงขึ้น กระแสไฟฟ้า
ขาออกจะเพมิ่ ข้นึ เท่ากับผลรวมของกระแสของแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์แต่ละแผง และแรงดนั ไฟฟ้าขาออกของแต่
ละแผงจะมีค่าเท่ากัน ในการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบขนาน ข้ัวบวก (+) ของแต่ละแผงจะต่อเข้าด้วยกัน
และขั้วลบ (+) ของแต่ละแผงก็จะต่อเข้าด้วยกันในอาร์เรย์ ดังแสดงในรูปท่ี 48 ตัวอย่างเช่น มีแผงเซลล์
28
กองถ่ายทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
แสงอาทิตย์ 3 แผง แต่ละแผงมีขนาด 12 โวลต์ และ 9 แอมป์ ต่อแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟ
ขาออกของอารเ์ รยน์ น้ั 12 โวลต์ / 27 แอมป์ ตามลาดับ
รปู ที่ 48 ตวั อย่างการต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทีเ่ หมือนกันแบบขนาน
การต่อแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์เปน็ อาร์เรยใ์ นกรณแี ผงมกี าลงั ไฟฟา้ ไม่เท่ากนั
ถ้าต่อแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีพิกัดกาลังไฟฟ้าต่างกันกาลังไฟฟ้าขาออกจากอาร์เรย์จะได้น้อยกว่ า
ผลรวมของกาลังไฟฟ้าของแต่ละโมดูล กาลังไฟฟ้าท่ีสูญเสียไปนั้นขึ้นอยู่กับแบบของการต่อ ความแตกต่าง
ระหว่างโมดูล และโหมดการทางาน เมื่อต่อโมดูลท่ีมีกระแสต่างกันแบบอนุกรมกับโหลด (ตัวควบคุมการประจุ
และแบตเตอรี่) ดังแสดงในรูปที่ 49 โมดูลที่มีกระแสไฟต่าจะกลายเป็นตัวต้านทานหรือโหลดในวงจร โมดูลที่มี
กระแสสูงจะสร้างกระแสที่ไหลผ่านวงจร กระแสจะลดลงเนื่องจากความต้านทานของโมดูลกระแสต่า
และสร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมโมดูลกระแสต่า แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมนี้มีข้ัวไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้ามดังนั้น
จึงลดแรงดันไฟฟ้ารวมของการเช่ือมต่ออนุกรมของโมดูลท้ังหมด นอกจากนี้ยังใช้พลังงานของโมดูลอ่ืน ๆ
ตัวอย่างเช่น แรงดันตกคร่อมโมดูลกระแสต่าปรับตัวลดลงคือ 17 โวลต์ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้ารวมของวงจรคือ
(2x20) โวลต์ - 17 โวลต์ = 23 โวลต์ กาลงั ท้งั หมดนน้ั น้อยกว่ากาลังของโมดลู ท่ีกระแสสงู รวมกัน
รปู ที่ 49 ตัวอยา่ งการต่อแผงเซลลแ์ สงอาทิตย์ขนาดตา่ งกันมาตอ่ กันแบบอนกุ รม
หรือหากนาแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ไม่เหมือนกัน แต่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันต่อขนานกัน ดังแสดงในรูปที่ 50
กาลังไฟฟ้ารวมจะเท่ากับผลรวมของกาลังไฟฟ้าของแต่ละโมดูลซ่ึงจะไม่มีการสูญเสยี กาลังไฟฟ้า แต่เมื่อต่อแผงเซลล์
แสงอาทิตย์ท่ีไม่เหมือนกัน มีแรงดันเอาต์พุตต่างกันต่อขนานกัน โมดูลที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ากว่าจะทาหน้าที่เปน็ โหลด
ในวงจร หากไม่มีการเชื่อมต่อโหลดเข้ากับวงจรดังน้ันกระแสของโมดูลที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าจะไหลเข้าสู่โมดูลที่มี
แรงดนั ไฟฟา้ ตา่ ถา้ กระแสท่ไี หลสูงอาจทาให้โมดลู ท่ีมแี รงดนั ไฟฟ้าตา่ กว่าเสียหายได้
29
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รปู ที่ 50 ตัวอย่างการต่อแผงเซลล์แสงอาทติ ย์ขนาดตา่ งกันมาต่อกนั แบบขนาน
3.2 อนิ เวอรเ์ ตอร์
ฟังก์ช่ันการทางานของอินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC)
เปน็ ไฟฟ้ากระแสสลบั (AC) เนือ่ งจากเคร่ืองใช้ไฟฟา้ ในบ้านเรือนหรือสานักงานใช้ไฟฟา้ กระแสสลับ ดังแสดงใน
รูปที่ 51 โดยด้านขาเข้าของอินเวอร์เตอร์นั้นเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ DC เช่น ต่อตรงกับแบตเตอรี่ หรือ
อารเ์ รยเ์ ซลลแ์ สงอาทติ ย์ดา้ นขาออกจา่ ยไฟ AC ให้กบั ผู้บริโภค (ปกติ 220 ถึง 240 โวลต์)
รูปที่ 51 สัญลกั ษณ์อนิ เวอร์เตอรใ์ นวงจรไฟฟา้
3.2.1 การแบง่ ชนดิ ของอินเวอรเ์ ตอร์
อินเวอร์เตอรจ์ ะแบ่งดว้ ยเกณฑ์กว้าง ๆ ได้ 2 อยา่ ง คือ
1) อินเวอร์เตอรต์ ามรปู แบบแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ซ่ึงสามารถแบ่งได้ 2 ประเภท ได้แก่
• กริดไทร์อินเวอร์เตอร์ เป็นอุปกรณ์ท่ีแปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็น
ไฟฟ้ากระแสสลับในระบบออนกริด (On-Grid System) โดยมีขนาดต่าง ๆ ในพิกัดเป็น
กิโลวัตต์ (kW) เพ่ือให้ตรงกับกาลังไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ กริดไทร์อินเวอร์เตอร์
ทาหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับผู้ใช้โดยตรง และไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ และไม่
สามารถทางานเปน็ อปุ กรณอ์ สิ ระได้โดยจาเป็นตอ้ งตอ้ งเชือ่ มต่อกับระบบจาหน่ายไฟฟ้า
• อินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่ ทาหนา้ ทแี่ ปลงไฟฟา้ กระแสตรงจากแบตเตอร่ีเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ
ซงึ่ เป็นระบบท่ีแยกตัวอิสระจากกริด (Stand Alone System) สามารถใชก้ ับเครอ่ื งใช้ในบ้าน
ทั่วไป ดังแสดงในรูปที่ 52 อินเวอร์เตอร์แบตเตอรี่มีหลายขนาดให้เลือกในกิโลวัตต์โวลต์
แอมป์ (kVA) ตามค่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของระบบ (แรงดันระบบ) อินเวอร์เตอร์ท่ีมีพิกัด
กาลังไฟฟา้ ตา่ กวา่ (เช่นต่ากว่า 1 กิโลวัตตโ์ วลต์แอมป์) โดยปกตใิ ชแ้ รงดันไฟฟา้ ของแบตเตอรี่
ตา่ กว่า (24 โวลต์ หรือตา่ กว่า)
30
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลังงานแสงอาทติ ย์
ในขณะที่อินเวอร์เตอร์ พิกัดกาลังไฟฟ้าสูง มักต้องการแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอร่ีที่สูงขึ้น
เช่น อินเวอร์เตอร์ขนาด 0.8 kVA ควรมีแรงดันระบบท่ี 12 V อินเวอร์เตอร์ขนาด 1.5 หรือ
2.0 kVA ควรมีแรงดันระบบที่ 24 V อินเวอร์เตอร์ขนาด 3.0 หรือ 3.5 kVA ควรมีแรงดัน
ระบบ 48 V และอนิ เวอร์เตอรข์ นาด 5.0 kVA ควรมีแรงดนั ระบบ 60-96 V
รปู ท่ี 52 อินเวอรเ์ ตอรแ์ บตเตอรี่ 3.5 กิโลวัตต์โวลต์แอมปท์ ั่วไป
2) อินเวอร์เตอร์ตามรูปแบบรูปคลื่นสัญญาณขาออก รูปแบบของสัญญาณเอาต์พุตมี 3 แบบ
ท่ีพบในอินเวอรเ์ ตอรส์ ่วนใหญ่ ดงั แสดงในรปู ท่ี 53
• รูปแบบคล่ืนสี่เหล่ียม (Square wave) คลื่นสัญญาณมีลักษณะเป็นทรงส่ีเหล่ียม ส่วนใหญ่
จะพบในอินเวอร์เตอร์ท่ีมีราคาถูกที่หาซื้อได้ท่ัวไป โดยส่วนใหญ่เคร่ืองใช้ไฟฟ้าประเภท
หลอดไฟ
• รปู แบบคลื่นไซน์ (Pure sine wave) ให้รปู คลน่ื แรงดันไฟฟ้าขาออกที่คลา้ ยกับรูปคล่ืนของ
เอาต์พุตจากระบบโครงข่ายไฟฟ้า รองรับกับการใช้งานเคร่ืองใช้ไฟฟ้าได้ทุกชนิด
อินเวอรเ์ ตอรช์ นดิ นจ้ี ะมรี าคาสูงทส่ี ุด
• รูปแบบคลื่นไซน์ดัดแปลง (Modified sine wave) เป็นคลื่นไซน์ที่มีลักษณะเป็นข้ันบันได
โดยอินเวอร์เตอร์ชนิดน้ีไม่สามารถใช้งานได้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ทุกประเภทแต่มีข้อดี
คอื ราคาถกู
3.3 แบตเตอร่ี
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลากลางวันเม่ือดวงอาทิตย์ส่องแสง ไม่สามารถเก็บ
พลังงานได้ แต่เมื่อต้องการไฟฟ้าในช่วงกลางคืนจะต้องมีการใช้แบตเตอร่ีในการเก็บพลังงาน แบตเตอร่ีที่
เหมาะสาหรับใช้กับระบบไฟฟ้าเซลล์แสงอาทติ ย์มี 2 ประเภท ไดแ้ ก่
1) แบตเตอร่ีลิเธียมไอออน (Li-ion) เป็นเทคโนโลยีล่าสุดในตลาด มักพบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ระดับสูง เช่น โทรศัพท์มือถือและ แล็ปท็อป ดังแสดงในรูปที่ 53 แบตเตอรี่ Li-ion ไม่ได้ถูกใช้ในแอพพลิเคช่ัน
โซล่าร์ PV ในบ้านเนื่องจากมีราคาสูง และเม่ือเทียบกับขนาดและน้าหนักของแบตเตอร่ี Li-ion มีอายุการใช้
งานท่ียาวนานและความจุพลังงานสูง โดยเฉล่ียแบตเตอร่ี Li-ion สามารถใช้งานได้นานถึง 5 ปีนับจากวันผลิต
ขนึ้ อยู่กบั วธิ กี ารใชง้ าน
31
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทติ ย์
รปู ที่ 53 แบตเตอร่ีลิเธยี มไอออน
2) แบตเตอร่ีตะกั่วกรด (Lead acid) เป็นแบตเตอรี่ท่ีใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุด อายุ
การใช้งานต้ังแต่ 2 ถึง 10 ปี แบตเตอร่ีตะก่ัวกรดสามารถพบได้ในช่วงแรงดันไฟฟ้าท่ีแตกต่างกัน เช่น 2 โวลต์
6 โวลต์ และ 12 โวลต์ แบตเตอร่ีชนิดน้ีเป็นแบตเตอร่ีที่คุ้มค่าที่สุดในตลาด การติดต้ังแบตเตอร่ีชนิดน้ี
ตอ้ งติดตง้ั ในสถานที่มกี ารระบายอากาศเพียงพอ แบตเตอรตี่ ะกว่ั กรดแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่
• ประเภทลักษณะการใช้งาน ได้แก่ แบตเตอร่ีแบบสตาร์ทเตอร์ มักใช้ในการสตาร์ทเคร่ืองยนต์รถยนต์ ถูก
ออกแบบมาให้มีความสามารถจ่ายกระแสได้สูงในระยะเวลาสั้น ๆ ไม่เหมาะสาหรับการใช้เก็บพลังงาน
แสงอาทิตย์ และแบตเตอรี่แบบดีพไซเคิล (Deep cycle Battery) เป็นแบตเตอร่ีที่มีความสามารถในการ
จ่ายพลังงานได้ลึกหรือมากกว่าแบตเตอรี่แบบธรรมดา มักจะใช้ระบบพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงาน
ทางเลอื กอ่นื ๆ
• ประเภทของเซลล์ ได้แก่ แบตเตอร่ีเซลล์เปยี ก (Flooded) เป็นแบตเตอรี่ชนิดท่ีมีอยู่ทั่วไป กรดแบตเตอรี่
ในแบตเตอรี่ชนิดน้ีเป็นของเหลว ดังแสดงในรูปท่ี 54 ซึ่งแบตเตอรี่เซลล์เปียกจาเป็นต้องมีการบารุงรักษา
เป็นประจา และแบตเตอรี่แห้ง (Sealed) ซึ่งมี 2 แบบ ตามลักษณะของกรดท่ีบรรจุในแบตเตอรี่ คือ กรด
แบบเจล (Gel) และกรดแบบ Absorbed Glass Mat (AGM) เป็นวัสดุพิเศษลักษณะคล้ายฟองน้าดูดซับ
กรดไว้ แบตเตอร่ีแหง้ เป็นแบตเตอรี่ท่ถี ูกปดิ ผนึกโดยสนทิ ไม่ต้องบารุงรกั ษา ดังแสดงในรปู ที่ 55
รูปท่ี 54 แบตเตอรเ่ี ซลล์เปียกแบบท่ัวไป 6 โวลต์และ 12 โวลต์
32
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
รปู ที่ 55 แบตเตอรแ่ี บบแห้ง 12 โวลต์
3.3.1 ข้อมลู จาเพาะของแบตเตอร่ี
แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์เก็บสาหรับพลังงานไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้ามีหน่วยวัดเป็น วัตต์ช่ัวโมง (Wh)
หรือ กิโลวัตต์ช่ัวโมง (kWh) โดยแบตเตอร่ีที่ใช้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็นแบตเตอร่ี 12 โวลต์
แบตเตอร่ีขนาดใหญ่สามารถเก็บพลังงานได้มากกว่าแบตเตอร่ีขนาดเล็ก ขนาดของแบตเตอรี่แสดงเป็นความจุ (C)
หน่วยเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) โดยแบตเตอร่ี 12 โวลต์ ความจุ C = 100 แอมแปร์-ชั่วโมง สามารถเก็บพลังงาน
ไฟฟ้าได้ 1,200 วัตต์ชั่วโมง (12 โวลต์ × 100 แอมแปร์-ชั่วโมง = 1,200 วัตต์ชั่วโมง) ซึ่งหมายความว่าจะดึงกระแส
1 แอมแปร์ แบตเตอร่ีจะสามารถจ่ายกระแสไดน้ าน 100 ช่ัวโมงเมือ่ ชารจ์ เต็ม ดังแสดงในรปู ที่ 56
รปู ท่ี 56 ข้อมลู จาเพาะของแบตเตอร่ี
3.3.2 ระดับการชาร์จแบตเตอรี่
สถานะการชาร์จประจุแบตเตอรี่ (Stage of Charge, SoC) จะใช้อธิบายระดับประจุในแบตเตอรี่
น่ันคือประจุเต็มหรือประจุหมด หน่วยการวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ (%) ดังแสดงในรูปที่ 57 เช่น แบตเตอร่ีที่ชาร์จ
เต็มมี SoC 100% หรือแบตเตอรี่ที่ว่างเปล่ามี 0% SoC ค่า SoC สามารถกาหนดโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าแต่
ไม่น่าเชื่อถือเสมอไป ซึ่งอาจจะต้องพิจารณาอย่างอื่นประกอบด้วย เช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรดขนาด 12 โวลต์
เมอ่ื เราวดั แรงดนั ไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จะมคี ่าดังนี้
• แรงดนั 12.9 โวลต์ คา่ SoC เท่ากับ 100%
• แรงดัน 12.7 โวลต์ ค่า SoC เทา่ กับ 75%
• แรงดัน 12.5 โวลต์ คา่ SoC เท่ากับ 50%
• แรงดัน 12.3 โวลต์ คา่ SoC เทา่ กับ 25%
• แรงดนั 12.1 โวลต์ คา่ SoC เท่ากับ 0%
33
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทติ ย์
รปู ท่ี 57 สถานะการชารจ์ ประจุแบตเตอร่ี
3.3.3 ระดับการคายประจุ
ความลึกของการคายประจุ (Depth of Discharge, DoD) คือ ค่าที่มีหน่วยเป็นเปอร์เซ็นต์ของ
ความจุแบตเตอรี่ท่ีถูกใช้งานไปหรือคายประจุออกไปเปรียบเทียบกับความจุทั้งหมด ตัวอย่างเช่น หากหลอดไฟ DC
12 วัตต์ เชื่อมต่อกับแบตเตอร่ีดังแสดงในรูปท่ี 58 แบตเตอร่ีจะจ่ายกระแส 1 แอมแปร์ หากหลอดไฟทางาน
10 ชว่ั โมง แบตเตอร่ีจะคายประจุ 10 แอมแปร์-ช่ัวโมง ถา้ แบตเตอรีม่ ขี นาด 100 แอมแปร์-ชั่วโมง จะมีการคายประจุ
10% ของความจุของแบตเตอร่ี ค่า DoD จะเปน็ 10% ซง่ึ หากใชง้ านหลอดเดยี วกนั 50 ชัว่ โมงคา่ DoD จะเปน็ 50%
รูปที่ 58 ความลึกของการคายประจุ
3.3.4 อายุแบตเตอรี่
อายุการใช้งานแบตเตอร่ี (Battery Lifetime) จะถูกกาหนดเป็นรอบ (cycle) หมายความว่า
แบตเตอรี่สามารถใช้ได้ในจานวนรอบที่กาหนดเท่าน้ัน หลังจากนั้นมันก็จะเร่ิมเส่ือมและสูญเสียความสามารถ
ในการเก็บประจุลง ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 12 โวลต์ ที่มีความจุ 100 แอมแปร์-ชั่วโมง ซึ่งใช้งานมาหลายรอบ
อาจมีความจุเหลือเพียง 50 แอมแปร์-ชั่วโมง เท่าน้ัน ซึ่งหมายความว่ามันได้กลายเป็นแบตเตอร่ี “เล็กกว่า”
ย่ิงคายประจุแบตเตอร่ีมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งมีรอบเวลาที่ส้ันลงเท่าน้ัน แบตเตอร่ีจะมีอายุการใช้งานนานเท่าไหร่
34
กองถา่ ยทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทิตย์
นั้นข้ึนอยู่กับว่ามีการใช้แบตเตอร่ีบ่อยแค่ไหน ความลึกของการคายประจุ (DoD) และข้ึนอยู่กับอุณหภูมิการ
เก็บรักษา ซึ่งทุกครั้งท่ีคายประจุแบตเตอรี่ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะลดลงเรื่อย ๆ กระบวนการในการ
คายประจุและการชาร์จประจุใหม่เรียกว่า “รอบ” การคายประจุเพียง 10% ของความจุ (DoD = 10%)
เป็นแบบรอบตืน้ การคายประจุ 100% ของความจุ (DoD = 100%) เป็นรอบลกึ ซ่ึงการคายประจแุ บบรอบลึก
เปน็ อนั ตรายมาก จะทาใหอ้ ายกุ ารใชง้ านแบตเตอร่ีสั้นลงกวา่ รอบตืน้ ดังแสดงในรปู ท่ี 59
รปู ท่ี 59 อายุการใช้งานแบตเตอร่ี
อายุการใช้งานของแบตเตอร่ีเม่ือถูกเก็บไว้ในสภาพท่ีไม่ได้ใช้งานจะเรียกว่า Shelf life หรือ Float life
โดยอายกุ ารใช้งาน (Shelf life) จะขนึ้ อย่กู ับอุณหภมู ิทจ่ี ดั เก็บแบตเตอร่ีและสถานะของประจุ (SoC) แบตเตอรี่ แบบ
เจลคุณภาพดีสามารถเก็บไว้ได้นานถึง 10 ปี ที่ 20 องศาเซลเซียส แต่มีอายุเพียง 6 ปี ท่ี 30 องศาเซลเซียส SoC
จะตอ้ งไดร้ บั การบารุง รกั ษาที่ 100% เสมอเมื่อจดั เก็บ ซ่ึงตอ้ งมกี ารชาร์จใหม่ทุก 3 ถึง 4 เดอื น
3.3.5 การต่อแบตเตอรี่ขนาดใหญ่
1) การต่อแบตเตอรแ่ี บบอนกุ รม
ตัวอย่างเช่น ถ้ามีแบตเตอร่ี 4 ก้อนขนาดพิกัด 200 แอมแปร์-ชั่วโมง / 12 โวลต์ และต่อแบบอนุกรม
กาลังไฟฟ้ารวมจากแบตเตอร่ีจะเท่ากับ 48 โวลต์, 200 แอมแปร์-ช่ัวโมง สาหรับการต่อแบตเตอร่ีแบบอนุกรม
ขั้วลบของแบตเตอร่ีจะตอ้ งต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรีก่ ้อนถัดไป ดงั แสดงในรปู ที่ 60
รปู ที่ 60 การต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม
35
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลติ ไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทิตย์
2) การตอ่ แบตเตอร่แี บบขนาน
ตัวอย่างเช่นหากมีแบตเตอร่ีส่ีก้อนขนาดพิกัด 200 แอมแปร์-ช่ัวโมง / 12 โวลต์ และมีการต่อแบบ
ขนานพลังงานขาออกท้ังหมดจากแบตเตอร่ีแบงก์ (Battery bank) จะเป็น 12 โวลต์, 200 แอมแปร์-ชั่วโมง
ในการต่อแบตเตอร่ีแบบขนานขั้วลบของแบตเตอร่ีจะต้องเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ตัวถัดไปและขั้วบวก
จะตอ้ งเช่ือมต่อกบั ข้วั บวกของแบตเตอรีต่ ัวถัดไป ดังแสดงในรปู ที่ 61
รูปที่ 61 การตอ่ แบตเตอรี่แบบขนาน
3) การตอ่ แบตเตอร่ีแบงก์
เม่อื แบตเตอรี่ต่อกันเพ่ือสร้างแบตเตอร่ีแบงก์ แรงดนั ทงั้ หมดและความจุของแบตเตอรี่แบงก์ จะขึ้นอยู่
กับลักษณะการเชื่อมต่อ และต้องไปเช่ือมต่อแบตเตอรี่ที่มีชนิดและขนาดท่ีแตกต่างกัน แบตเตอรี่ในแบตเตอร่ี
แบงกจ์ ะตอ้ งเป็นประเภทเดยี วกนั และขนาดความจุเท่ากัน ซงึ่ มกี ารตอ่ อยู่ 3 ประเภท ได้แก่
• การต่อแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟา้ ขาออกของแบตเตอรี่แบงก์
• การตอ่ แบบขนานเพือ่ เพม่ิ กาลังไฟฟ้าของแบตเตอรี่แบงก์
• การต่อแบบผสมเพอื่ เพ่ิมแรงดันไฟฟ้าขาออกและความจุของแบตเตอร่แี บงก์และต้องเชื่อมต่อ
แบตเตอรี่ท่มี ีชนิดหรือประเภทเดยี วกันและมขี นาดความจุเท่ากนั
การเช่ือมต่อแบตเตอรี่ที่ไม่เหมาะสมในแบตเตอร่ีแบงก์ เมื่อนาแบตเตอร่ีต่างชนิดกันมาต่ออนุกรมกัน
จะเกิดปญั หาการใชง้ านดังน้ี
• แบตเตอรท่ี ีม่ ีความจนุ อ้ ยกว่า (หรือเกา่ กวา่ ) จะคายประจเุ รว็ ข้ึนและลกึ ขึน้ และจะเสยี เร็วขึน้
• แบตเตอร่ีท่ีมีความจุมากกว่า (หรือใหม่กว่า) จะไม่ได้รับการชาร์จประจุจนเต็ม เนื่องจาก
มแี รงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ความจุน้อยท่ีถูกชารจ์ ประจุเต็มก่อนเป็นสัญญาณทบ่ี ่งบอกให้ตัว
ควบคุมการชารจ์ หยดุ กระบวนการชาร์จ ซงึ่ ทาให้อายุการใชง้ านจะสน้ั ลงเช่นกัน
• ถ้านาแบตเตอร่ีต่างชนิดกันขนานกัน จะเกิดปัญหา คือ แบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยกว่า
(หรือเก่ากว่า) จะคายประจุเร็วข้ึนและลึกข้ึนทาให้เสียเร็วข้ึน ส่วนแบตเตอร่ีที่มีความจุ
มากกว่าจะคายประจุไปยังแบตเตอรี่ท่ีความจุน้อยกว่า (หรือเก่ากว่า) ซึ่งเป็นการส้ินเปลือง
พลังงาน
การตอ่ แบบอนกุ รม - แบตเตอร่ที ี่มแี รงดันไฟฟา้ เท่ากนั แตม่ คี วามจแุ ตกตา่ งกนั
ในกรณีท่ีแบตเตอร่ีเก่าสูญเสียความจุบางส่วนไป ทาให้กลายเป็นแบตเตอร่ีที่มีความจุน้อยลง ซ่ึงทาให้
แบตเตอรี่แบงก์ท่ีมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมท่ีใช้งานแบตเตอร่ีทั้งใหม่และเก่าร่วมกันมีค่าความจุลดลงด้วยเช่นกัน
ตัวอย่างเช่น เราอาจพบกับแบตเตอรี่แบงก์ 4 ก้อน โดยท่ีแบตเตอร่ีก้อนหน่ึงมีพิกัด 150 แอมแปร์-ชั่วโมง / 12
โวลต์ และอีก 3 ก้อนมีพิกัด 200 แอมแปร์-ช่ัวโมง / 12 โวลต์ ทั้งหมดต่ออนุกรม ดังแสดงในรูปที่ 62
36
กองถ่ายทอดและเผยแพรเ่ ทคโนโลยี
การผลิตไฟฟ้าจากพลงั งานแสงอาทติ ย์
แรงดันไฟฟ้าขาออกจากแบตเตอรี่แบงก์คือ 48 โวลต์ แต่ค่าความจุจะถูกควบคุมโดยแบตเตอร่ีที่มีความจุต่าสุด
ในกรณนี ี้คอื แบตเตอรี่ 12 โวลต์ / 150 แอมแปร์-ช่วั โมง
รปู ที่ 62 การต่อแบตเตอร่ีแบบอนกุ รมที่มีขนาดความจตุ ่างกัน
การตอ่ แบบอนกุ รม - แบตเตอรีท่ มี่ ีความจุเทา่ กัน แต่มีแรงดันไฟฟา้ แตกตา่ งกนั
ในการต่อแบตเตอรี่ท่ีมีขนาดแรงดันไฟฟ้าต่างกัน ตัวควบคุมการประจุจะไม่รู้ว่ามีแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้า
6 โวลต์ อยใู่ นแบตเตอร่ีแบงก์ที่เราเชื่อมต่อ ตวั ควบคมุ จะชารจ์ แบตเตอร่ีแบงก์เป็นแบตเตอรี่ 48 โวลต์ ซง่ึ
แบตเตอรี่แต่ละก้อนจะได้รับแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จประจุเท่ากับ 12 โวลต์ ซึ่งส่ิงน้ีนาไปสู่การชาร์จประจุเกิน
และเป็นการทาลายแบตเตอร่ี 6 โวลต์ ตัวอย่างเช่น ในกรณีท่ีแบตเตอร่ีแบงก์จานวน 4 ก้อน โดยก้อนหน่ึงมีพิกัด
200 แอมแปร์-ช่ัวโมง / 6 โวลต์ และอีกสามก้อนมพี ิกดั อย่ทู ่ี 200 แอมแปร์-ชัว่ โมง / 12 โวลต์ และต่อแบบอนุกรม
ด้วยแบตเตอร่ีท้ัง 4 ก้อน ดังแสดงในรูปที่ 63 ขนาดแรงดันไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่จะกลายเป็น 42 โวลต์
((3 × 12 โวลต์) + 6 โวลต์) ในขณะทค่ี วามจยุ ังคงอยูท่ ี่ 200 แอมแปร์-ชั่วโมง
รปู ที่ 63 การต่อแบตเตอรี่แบบอนกุ รมท่ีมขี นาดแรงดันต่างกนั
การตอ่ แบบขนาน - แบตเตอรที่ มี่ แี รงดันไฟฟา้ เทา่ กนั แต่มีความจุแตกต่างกนั
ตัวอย่างเช่น แบตเตอร่ีแบงก์ 4 ก้อนที่มีก้อนหน่ึงมีพิกัด 150 แอมแปร์-ชั่วโมง / 12 โวลต์ และอีก 3 ก้อนมี
พิกัด 200 แอมแปร์-ช่ัวโมง / 12 โวลต์ ท้ังหมดต่อแบบขนาน ดังแสดงในรูปที่ 64 แรงดันไฟฟ้าขาออกจากแบตเตอรี่
แบงก์ คือ 12 โวลต์ในขณะที่ความจุเอาต์พุตคือ 750 แอมแปร์-ชั่วโมง (150 แอมแปร์-ชั่วโมง + 3×200 แอมแปร์-
ชวั่ โมง)
รูปท่ี 64 การตอ่ แบตเตอร่ีแบบขนานทมี่ ีขนาดความจุต่างกัน
37
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
การผลิตไฟฟา้ จากพลงั งานแสงอาทิตย์
การตอ่ แบบขนาน - แบตเตอรที่ ม่ี แี รงดันไฟฟา้ เทา่ กัน แต่มีแรงดนั ไฟฟา้ แตกตา่ งกนั
ตัวอย่างเชน่ แบตเตอร่ีแบงก์ประกอบด้วยแบตเตอร่ี 4 ก้อน ก้อนหนึ่งมีพิกัด 150 แอมแปร์-ชั่วโมง / 6 โวลต์
และอีก 3 กอ้ นมีพิกัด 150 แอมแปร์-ชวั่ โมง / 12 โวลต์ ทงั้ หมดตอ่ แบบขนาน ดงั แสดงในรปู ที่ 65 แบตเตอร่ี 12 โวลต์
จะคายประจุลงในแบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์ ทันที เนื่องจากแรงดันแบตเตอรี่ของแบตเตอร่ีทั้งหมดต้องอยู่ในระดับ
เดียวกัน แบตเตอรี่ 6 โวลต์ จะถูกยกแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นมาใกล้กับ 12 โวลต์และถูกอัดประจุมากเกินไปซึ่งจะทาให้
แบตเตอรเี่ สยี หายได้
รปู ท่ี 65 การต่อแบตเตอรี่แบบขนานทม่ี ีขนาดแรงดันตา่ งกัน
3.4 ตวั ควบคุมการชารจ์ ประจุ (Charger controllers)
เครอ่ื งควบคุมการชาร์จประจุจะควบคุมการจา่ ยพลงั งานจากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ซ่ึงใช้ในการชาร์จ
แบตเตอร่ี ทาไดโ้ ดยการรบั แรงดันไฟฟา้ จากแผงเซลลแ์ สงอาทติ ย์ไปยงั แบตเตอร่ี
ตวั ควบคุมการชาร์จมหี น้าที่หลกั ๆ 4 ประการ ดงั นี้
1) ควบคุมให้การชาร์จประจุแบตเตอรีเ่ ป็นไปอย่างปลอดภัย รวดเรว็ และสมบูรณ์
2) ตวั ควบคุมการชาร์จทม่ี ีฟังกช์ ันโหลดคอนโทรลเลอร์ จะช่วยป้องกันแบตเตอรีจ่ ากการคายประจทุ ่ลี ึกได้
3) เพื่อป้องกนั แบตเตอร่ีจากการชาร์จประจุมากเกนิ ไป
4) เพือ่ ป้องกนั กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับจากแบตเตอรี่ไปยังแผงเซลล์แสงอาทิตย์
ตัวควบคุมการชาร์จประจุส่วนใหญ่สามารถทาหน้าที่เป็นตัวควบคุมโหลดได้ สาหรับโหลด DC
ควรมีการปลดวงจรเม่ือเกิดแรงดันไฟฟ้าต่า (LVD) เพ่ือป้องกันแบตเตอร่ีจากการคายประจุลึกเกินไป
ตัวควบคุมการชาร์จจะมีฟังก์ชันบางอย่าง สามารถกาหนดให้มีการยกเลิกการเช่ือมต่อตามกาหนดเวลา
และฟังก์ชันเปิด /ปิด ได้ตามระดับความเข้มแสง ฟังก์ชันก์น้ีสามารถใช้สาหรับเป็นสวิตช์อัตโนมัติสาหรับ
ความเข้มแสงที่ปลอดภัยในตอนเย็นที่มีความเข้มแสงน้อยได้ ตัวควบคุมการชาร์จประจุข้ันสูงจะกาหนดเวลา
การ equalization ของแบตเตอร่ีไดโ้ ดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นมาตรการบารุงรักษาเพื่อยดื อายุแบตเตอรี่ เทคโนโลยี
สาหรบั ตวั ควบคมุ การชาร์จประจมุ ี 2 แบบ ได้แก่
• การปรับความกว้างพัลส์ (Pulse Width Modulation, PWM) ซ่ึงเป็นเครื่องควบคุมการ
ชาร์จท่ีพบมากท่ีสุด ดังแสดงในรูปท่ี 66 แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จประจุของแบตเตอรี่จะถูก
กาหนดให้อยู่ในระดับท่ีต้องการ โดยการสลับการเปิด/ปิด อุปกรณอ์ ิเล็กทรอนกิ สด์ ้วยความถ่ีสูง
38
กองถา่ ยทอดและเผยแพร่เทคโนโลยี
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
คู่มือ การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ BLN
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search