การเข้าชม: 0 ผู้แต่ง: บรรณาธิการเว็บไซต์ เวลาเผยแพร่: 29-03-2025 ที่มา: เว็บไซต์
คุณรู้หรือไม่ว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นเกือบ 90% ในเวลาเพียงหนึ่งปีที่ผ่านมา ผู้คนจำนวนมากขึ้นกว่าที่เคยเปลี่ยนมาใช้พลังงานแสงอาทิตย์ แต่เป็นทั้งหมด แผงโซลาร์เซลล์ เท่ากัน?
ด้วยตัวเลือกมากมายในตลาด การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างประเภทแผงจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตัดสินใจอย่างมีข้อมูล ทางเลือกของคุณส่งผลต่อการผลิตพลังงาน ต้นทุนการติดตั้ง และอายุการใช้งานของระบบ
ในโพสต์นี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ โพลีคริสตัลไลน์ และแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง เราจะเปรียบเทียบการจัดอันดับประสิทธิภาพ ลักษณะ การพิจารณาต้นทุน และการใช้งานในอุดมคติ คุณจะค้นพบเทคโนโลยีเกิดใหม่ เช่น PERC, perovskite และโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์แบบโปร่งใสด้วย
ระบบแผงโซลาร์เซลล์ off-Grid 150000 วัตต์สำหรับใช้ในบ้าน
แผงโซลาร์เซลล์เป็นอุปกรณ์นวัตกรรมที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมพลังงานจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นไฟฟ้าที่ใช้งานได้ โดยทั่วไปโมดูลสี่เหลี่ยมเหล่านี้จะปรากฏบนหลังคา ในโซลาร์ฟาร์ม หรือเป็นหน่วยแบบพกพา โดยทำงานอย่างเงียบๆ เพื่อรวบรวมหนึ่งในทรัพยากรหมุนเวียนที่มีมากที่สุดของเรา
หัวใจของแผงโซลาร์เซลล์ทุกแผงคือกลุ่มเซลล์สุริยะ (PV) เซลล์เหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการแปลงแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าโดยตรงผ่านสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า 'ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก' เมื่อแสงแดด (ประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน) กระทบพื้นผิวของเซลล์เหล่านี้ จะก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่น่าทึ่ง:
โฟตอนกระทบพื้นผิวเซลล์แสงอาทิตย์
อะตอมของซิลิคอนดูดซับโฟตอนเหล่านี้
อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมของซิลิคอน
อิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้สร้างกระแสไฟฟ้า
กระแสน้ำไหลผ่านบัสบาร์และนิ้วที่ทำจากเงิน
จากนั้นไฟฟ้านี้จะถูกดักจับและแปลงเพื่อใช้ในครัวเรือนหรือในเชิงพาณิชย์
แผงโซลาร์เซลล์มาตรฐานส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์แสงอาทิตย์แยกกัน 60 หรือ 72 เซลล์ โดยมีขนาดโดยทั่วไป 1.6 ม. x 1 ม. หรือ 2 ม. x 1 ม. ตามลำดับ
| ส่วนประกอบ | ในเซลล์แสงอาทิตย์ |
|---|---|
| ซิลิคอน | ทำหน้าที่เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หลักที่ช่วยดูดซับแสงแดด |
| ฟอสฟอรัส | ให้ประจุลบ (ชั้น N-type) และสร้างอิเล็กตรอนอิสระ |
| โบรอน | ให้ประจุบวก (ชั้นชนิด P) และสร้าง 'รู' สำหรับอิเล็กตรอน |
| บัสบาร์สีเงิน | นำไฟฟ้าผ่านและออกจากเซลล์ |
| เคลือบสารป้องกันแสงสะท้อน | เพิ่มการดูดซึมแสงแดดสูงสุดโดยลดการสะท้อน |
จุดเชื่อมต่อระหว่างชั้นซิลิคอนที่ได้รับฟอสฟอรัส (ลบ) และชั้นซิลิกอนที่ได้รับโบรอน (บวก) จะสร้างสนามไฟฟ้า เมื่อโฟตอนทำให้อิเล็กตรอนหลุดลอย สนามไฟฟ้านี้จะผลักพวกมันไปในทิศทางที่ไหล ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้
เมื่อคุณพร้อมที่จะเปลี่ยนมาใช้พลังงานแสงอาทิตย์ การทำความเข้าใจประเภทแผงโซลาร์เซลล์หลักจะช่วยให้คุณเลือกประเภทที่เหมาะสมที่สุดสำหรับบ้านหรือธุรกิจของคุณได้ แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะ ระดับประสิทธิภาพ และจุดราคาที่เป็นเอกลักษณ์ มาสำรวจสี่หมวดหมู่หลักโดยย่อ:
ตลาดแผงโซลาร์เซลล์มีเทคโนโลยีหลักเหล่านี้:
แผงโซลาร์เซลล์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ : ประสิทธิภาพระดับพรีเมี่ยมพร้อมรูปลักษณ์สีดำที่โดดเด่น
แผงโซลาร์เซลล์โพลีคริสตัลไลน์ : ตัวเลือกราคาประหยัดพร้อมรูปลักษณ์สีน้ำเงินและมีจุด
แผงโซลาร์เซลล์ PERC : แผงโมโนคริสตัลไลน์ที่ได้รับการปรับปรุงพร้อมชั้นสะท้อนแสงเพิ่มเติม
แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบาง : แผงยืดหยุ่น น้ำหนักเบา พร้อมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หลากหลายชนิด
แผงโมโนคริสตัลไลน์ทำจากซิลิคอนผลึกเดี่ยวโดยใช้วิธี Czochralski ให้ประสิทธิภาพสูงสุดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด ประสิทธิภาพระดับพรีเมียมมาพร้อมกับป้ายราคาที่สูงกว่า แต่ให้ผลลัพธ์ที่เหนือกว่าในพื้นที่จำกัด
แผงโพลีคริสตัลไลน์ประกอบด้วยคริสตัลซิลิกอนหลายตัว ทำให้มีรูปลักษณ์ลายหินอ่อนสีน้ำเงินที่โดดเด่น แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าตัวเลือกโมโนคริสตัลไลน์เล็กน้อย แต่ก็เป็นจุดเริ่มต้นที่ประหยัดกว่าสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์
เทคโนโลยี PERC ปรับปรุงเซลล์แสงอาทิตย์แบบเดิมโดยการเพิ่มชั้นสะท้อนแสงบนพื้นผิวด้านหลัง ช่วยให้แสงที่ไม่ถูกดูดซับมีโอกาสถูกแปลงเป็นไฟฟ้าเป็นครั้งที่สอง นวัตกรรมนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นอย่างมาก
แผงฟิล์มบางละทิ้งโครงสร้างเวเฟอร์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม แทนที่จะสะสมชั้นบาง ๆ ของวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ลงบนพื้นผิวเช่นแก้วหรือโลหะ แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า แต่ก็ให้ความยืดหยุ่น ความเบา และความเป็นไปได้ในการใช้งานที่ไม่เหมือนใครซึ่งไม่มีในตัวเลือกแบบผลึก
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งทำจากซิลิคอนผลึกเดี่ยว แผงเหล่านี้มีความโดดเด่นเนื่องจากวิธีการผลิตอันเป็นเอกลักษณ์ที่เรียกว่า Czochralski วิธี ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจุ่มผลึกซิลิคอนขนาดเล็กลงในซิลิคอนหลอมเหลว แล้วค่อยๆ ดึงขึ้นด้านบนเพื่อสร้างผลึกที่ต่อเนื่องกันและสม่ำเสมอ โครงสร้างผลึกเดี่ยวนี้ช่วยให้อิเล็กตรอนไหลได้อย่างราบรื่น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแผง
มีการพัฒนานวัตกรรมหลายอย่างภายในประเภทโมโนคริสตัลไลน์:
Monocrystalline แบบดั้งเดิม : การออกแบบดั้งเดิมที่มีเซลล์ซิลิคอนทั้งหมดอยู่ในรูปแบบเดียวกัน
เซลล์แบบตัดครึ่ง : เซลล์ถูกผ่าครึ่งเพื่อสร้างส่วนผลิตพลังงานที่แยกจากกันสองส่วน ซึ่งยังคงผลิตกระแสไฟฟ้าต่อไปได้แม้ว่าจะอยู่ในที่ร่มบางส่วนก็ตาม
Mono-PERC : แผงที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งมีชั้นสะท้อนแสงเพิ่มเติมที่ช่วยให้จับแสงที่ไม่ถูกดูดซับ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก
เซลล์ชนิด N กับเซลล์ชนิด P :
ชนิด N : เจือด้วยฟอสฟอรัส ให้ประสิทธิภาพสูงกว่าและทนทานต่อการย่อยสลายได้ดีกว่า
ชนิด P : พบได้บ่อยกว่า, เจือด้วยโบรอน, ต้นทุนต่ำกว่าเล็กน้อย แต่ไวต่อการย่อยสลายเร็วกว่า
| ราย | ละเอียดประสิทธิภาพ |
|---|---|
| ช่วงประสิทธิภาพ | 17-22% (มาตรฐาน); มากถึง 25% (รุ่นพรีเมี่ยม) |
| กำลังขับ | 320-375W (ทั่วไป); สูงถึง 540W (โมโน-PERC) |
| อายุการใช้งาน | 30-40 ปีโดยมีการเสื่อมสภาพน้อยที่สุด |
| ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ | ทนความร้อนได้ดีกว่า คงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงขึ้น |
ข้อดี:
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงและความสามารถในการผลิตพลังงานที่ดีเยี่ยม
ความทนทานโดดเด่น มักจะยาวนาน 30-40 ปี
ทนความร้อนได้เหนือกว่า คงประสิทธิภาพในสภาวะที่ร้อน
การออกแบบที่ประหยัดพื้นที่เนื่องจากประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
ข้อเสีย:
การลงทุนล่วงหน้าสูงกว่าเมื่อเทียบกับประเภทอื่น
กระบวนการผลิตใช้พลังงานอย่างมาก ทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
การผลิตก่อให้เกิดวัสดุเหลือทิ้งจำนวนมาก ทำให้เกิดความกังวลเรื่องความยั่งยืน
แผงโมโนคริสตัลไลน์มีลักษณะสีดำหรือสีน้ำเงินเข้มที่โดดเด่นพร้อมเซลล์รูปทรงแปดเหลี่ยม การระบายสีที่สม่ำเสมอเป็นผลมาจากการที่แสงแดดทำปฏิกิริยากับซิลิคอนบริสุทธิ์ ทำให้เกิดรูปลักษณ์ที่ทันสมัยและทันสมัยที่เจ้าของบ้านหลายคนชื่นชอบ ขณะนี้ผู้ผลิตเสนอทางเลือกในการปรับแต่ง ได้แก่:
แผ่นหลังและโครงสีดำเพื่อการบูรณาการที่ไร้รอยต่อ
ตัวเลือกสีกรอบต่างๆ (โดยทั่วไปจะเป็นสีดำหรือสีเงิน)
ลดบัสบาร์ที่มองเห็นได้เพื่อให้ดูสะอาดตายิ่งขึ้น
ในขณะที่แผงโมโนคริสตัลไลน์มีราคาระดับพรีเมียม (ประมาณ 0.05 เหรียญสหรัฐต่อวัตต์สูงกว่าโพลีคริสตัลไลน์) ช่องว่างนี้แคบลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การลงทุนเริ่มแรกที่สูงขึ้นมักจะให้ผลตอบแทนที่ดีกว่าผ่าน:
ผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นต่อตารางฟุต
ยืดอายุการใช้งานการดำเนินงาน
ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาวะโลกแห่งความเป็นจริง
การรับประกันที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น (โดยทั่วไปคือ 25 ปีขึ้นไป)
แผงโซลาร์เซลล์โพลีคริสตัลไลน์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด โดยนำเสนอความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความสามารถในการจ่ายสำหรับการใช้งานในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์
แผงโพลีคริสตัลไลน์ (บางครั้งเรียกว่า 'แผงคริสตัลไลน์หลายชั้น') ต่างจากแผงโมโนคริสตัลไลน์ตรงที่จะมีผลึกซิลิคอนหลายเซลล์ในแต่ละเซลล์ กระบวนการผลิตของพวกเขาแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด – ผู้ผลิตละลายเศษซิลิคอนดิบแล้วเทลงในแม่พิมพ์สี่เหลี่ยม เมื่อซิลิคอนเย็นลง คริสตัลหลายตัวจะก่อตัวขึ้นภายในแต่ละเวเฟอร์ ทำให้เกิดโครงสร้างลักษณะเฉพาะที่ส่งผลต่อทั้งรูปลักษณ์และประสิทธิภาพ
วิธีการผลิตคือ:
เศษซิลิคอนจะถูกละลายในถังขนาดใหญ่
ซิลิคอนหลอมเหลวจะถูกเทลงในแม่พิมพ์สี่เหลี่ยม
วัสดุจะเย็นตัวลงและสร้างโครงสร้างผลึกหลายแบบ
บล็อกที่แข็งตัวแล้วถูกตัดเป็นเวเฟอร์สี่เหลี่ยม
เวเฟอร์ถูกประกอบเป็นแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 60-72 เซลล์
แผงโพลีคริสตัลไลน์มอบประสิทธิภาพระดับกลางที่มั่นคง เหมาะสำหรับการใช้งานหลายประเภท: การเปรียบเทียบ
| เฉพาะ | คุณลักษณะ | กับโมโนคริสตัลไลน์ |
|---|---|---|
| ช่วงประสิทธิภาพ | 15-17% | ลดลง 2-5% |
| กำลังขับทั่วไป | 240-300W | ต่ำกว่า 20-80W |
| ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ | ปานกลาง | ทนความร้อนได้น้อย |
| อายุการใช้งาน | 25-30 ปี | สั้นลง 5-10 ปี |
ข้อดีที่สำคัญ:
ราคาซื้อเริ่มต้นที่ไม่แพงมากขึ้น
กระบวนการผลิตที่เรียบง่ายต้องใช้พลังงานน้อยลง
เสียซิลิคอนน้อยที่สุดในระหว่างการผลิต
การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญ:
ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าต้องใช้แผงเพิ่มเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่เทียบเท่ากัน
ประสิทธิภาพลดลงในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
ความต้องการพื้นที่ที่มากขึ้นสำหรับขนาดระบบที่เทียบเท่า
สวยงามน้อยกว่าสำหรับเจ้าของบ้านจำนวนมาก
แผงโพลีคริสตัลไลน์มีลักษณะเป็นลายหินอ่อนสีน้ำเงินที่โดดเด่นพร้อมขอบสี่เหลี่ยม ลักษณะที่มีจุดกระดำกระด่างและไม่สม่ำเสมอเป็นผลมาจากแสงที่สะท้อนจากชิ้นส่วนคริสตัลหลายชิ้นภายในแต่ละเซลล์แตกต่างกันออกไป สิ่งนี้จะสร้างความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่างแต่ละแผง ทำให้มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นบนหลังคา
องค์ประกอบด้านสุนทรียศาสตร์ทั่วไป ได้แก่:
พื้นผิวมีจุดสีน้ำเงิน
เซลล์สี่เหลี่ยมที่มีขอบตรง
ไม่มีช่องว่างระหว่างเซลล์
โดยทั่วไปแล้วกรอบสีเงินและแผ่นหลังสีขาว/เงิน
โครงสร้างผลึกที่มองเห็นได้
ในอดีต แผงโพลีคริสตัลไลน์เป็นตัวเลือกที่เป็นมิตรกับงบประมาณสำหรับเจ้าของบ้านที่เข้าสู่ตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ ระหว่างปี 2555-2559 พวกเขาครองการติดตั้งที่อยู่อาศัยเนื่องจากความได้เปรียบด้านต้นทุนที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงด้านการผลิตได้ลดช่องว่างราคาลงอย่างมากด้วยตัวเลือกโมโนคริสตัลไลน์
ราคาปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าแผงโพลีคริสตัลไลน์มีราคาประมาณ 0.05 เหรียญสหรัฐฯ ต่อวัตต์ ซึ่งน้อยกว่าทางเลือกประเภทโมโนคริสตัลไลน์ ซึ่งเป็นส่วนต่างที่น้อยกว่าในปีที่ผ่านมามาก ความได้เปรียบด้านราคาที่ลดลงนี้ บวกกับประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า ทำให้ผู้บริโภคจำนวนมากหันมาเลือกใช้ผลิตภัณฑ์แบบโมโนคริสตัลไลน์
Polycrystalline ยังคงเหมาะสำหรับ:
การติดตั้งที่คำนึงถึงงบประมาณพร้อมพื้นที่หลังคากว้างขวาง
โครงการที่ให้ความสำคัญกับต้นทุนล่วงหน้าที่ต่ำกว่ามากกว่าประสิทธิภาพสูงสุด
บริเวณที่มีอุณหภูมิปานกลางและมีแสงแดดส่องถึง
การติดตั้งที่มีสิทธิ์ได้รับเงินอุดหนุนจากรัฐบาลบางประเภท
แผงโซลาร์เซลล์ PERC ถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ โดยเป็นการยกระดับเซลล์แสงอาทิตย์แบบเดิมด้วยการปรับปรุงการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อให้จับแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น
เทคโนโลยี PERC เพิ่มชั้นสะท้อนแสงแบบพิเศษที่พื้นผิวด้านหลังของเซลล์แสงอาทิตย์ ช่วยให้แสงที่ไม่ได้ใช้ก่อนหน้านี้มีโอกาสถูกแปลงเป็นไฟฟ้าเป็นครั้งที่สอง นวัตกรรมนี้:
จับแสงที่ผ่านชั้นซิลิคอนเริ่มต้นโดยไม่ถูกดูดซับ
สะท้อนแสงนี้กลับเข้าสู่ซิลิคอนเพื่อการดูดซับเพิ่มเติม
ลดการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนที่พื้นผิวด้านหลัง
สร้างเส้นทางการไหลของอิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
แม้ว่าในทางทฤษฎีแล้วเทคโนโลยี PERC สามารถนำไปใช้กับเซลล์ทุกประเภทได้ แต่ผู้ผลิตจะรวมเซลล์ดังกล่าวเข้ากับเซลล์โมโนคริสตัลไลน์เป็นหลัก โดยสร้างแผง 'Mono-PERC' ที่รวมคุณลักษณะที่ดีที่สุดของทั้งสองเทคโนโลยีเข้าด้วยกัน กระบวนการผลิตเพิ่มความซับซ้อนให้น้อยที่สุดในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมาก
| แผง | Monocrystalline | Mono-PERC มาตรฐาน |
|---|---|---|
| ประสิทธิภาพ | 17-22% | สูงขึ้น ~5% (22-27%) |
| กำลังขับ | 320-375W | สูงถึง 540W |
| การดูดกลืนแสง | จำกัดอยู่ที่พื้นผิวด้านหน้า | ไฟหน้าและสะท้อนแสง |
| ประสิทธิภาพอุณหภูมิ | ดี | ยอดเยี่ยม |
| ประสิทธิภาพแสงน้อย | ดี | ซูพีเรียร์ |
แผง PERC มีประสิทธิภาพเหนือกว่าตัวเลือกแบบเดิมอย่างมากผ่าน:
การใช้แสงแดดที่เพิ่มขึ้น : การจับโฟตอนที่สูญเสียไปก่อนหน้านี้
ลดการรวมตัวกันของอิเล็กตรอน : ปรับปรุงการไหลของไฟฟ้า
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่ดีขึ้น : คงประสิทธิภาพในสภาวะที่ร้อน
ปรับปรุงประสิทธิภาพในสภาพแสงน้อย : ขยายชั่วโมงการผลิต
ข้อดี:
✅ เรตติ้งประสิทธิภาพสูงสุดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด
✅ผลิตไฟฟ้าสูงสุดในพื้นที่จำกัด
✅ ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาวะโลกแห่งความเป็นจริง
✅ ขยายเวลาการผลิตพลังงาน (เช้า/เย็น)
✅ ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการแรเงาบางส่วนเมื่อรวมกับเทคโนโลยีเซลล์แบบฮาล์ฟคัท
ข้อเสีย:
❌ต้นทุนการลงทุนเริ่มแรกสูงขึ้น
❌ แผง PERC ในยุคแรกๆ บางแผงประสบปัญหาการเสื่อมสภาพจากแสง (LID)
❌กระบวนการผลิตที่ซับซ้อนมากขึ้น
❌ การกำหนดราคาแบบพรีเมียมอาจขยายระยะเวลา ROI สำหรับผู้บริโภคที่คำนึงถึงงบประมาณ
แผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางถือเป็นสาขาหนึ่งของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ แตกต่างจากแผงซิลิกอนแบบผลึกแบบดั้งเดิมทั้งในแง่ของศักยภาพในการก่อสร้างและการใช้งาน
เทคโนโลยีฟิล์มบางต่างจากแผงคริสตัลลีน โดยเกี่ยวข้องกับการฝากชั้นวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์บางเฉียบไว้บนพื้นผิว เช่น แก้ว โลหะ หรือพลาสติก กระบวนการนี้จะสร้างแผงที่มักจะมีความยืดหยุ่นและเบากว่าแผงที่เป็นผลึกอย่างมาก
เทคโนโลยีฟิล์มบางประเภทหลักสามประเภทครองตลาด:
ซิลิคอนอสัณฐาน (a-Si) : ใช้ซิลิกอนที่ไม่ใช่ผลึกในการจัดเรียงแบบไร้รูปร่าง มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ แต่ให้ประสิทธิภาพที่ดีในสภาพแสงน้อย
แคดเมียม เทลลูไรด์ (CdTe) : ปัจจุบันเทคโนโลยีฟิล์มบางที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ให้ประสิทธิภาพที่ดีโดยปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยที่สุด แม้ว่าความเป็นพิษของแคดเมียมจะทำให้เกิดความกังวลต่อสิ่งแวดล้อมก็ตาม
Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) : นำเสนอประสิทธิภาพสูงสุดในบรรดาเทคโนโลยีฟิล์มบางเนื่องจากคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่เหนือกว่า
กระบวนการผลิตเกี่ยวข้องกับ:
การสะสมชั้นบางๆ ของวัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ลงบนพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์
เพิ่มชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าโปร่งใสสำหรับการรวบรวมไฟฟ้า
ห่อหุ้มโครงสร้างเพื่อรักษาสิ่งแวดล้อม
ในการใช้งานบางประเภท การสร้างแผงที่มีความยืดหยุ่นโดยไม่ต้องมีแผ่นรองรับกระจกที่แข็ง
| เทคโนโลยี | ประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพโดยทั่วไป | ข้อดี | ข้อเสีย |
|---|---|---|---|
| อา-ศรี | 6-8% | กระจายแสงได้ดี | ประสิทธิภาพต่ำสุด |
| ซีดีที | 9-11% | รอยเท้าคาร์บอนต่ำที่สุด | ความกังวลเรื่องความเป็นพิษ |
| ซีไอจีเอส | 13-15% | ประสิทธิภาพฟิล์มบางสูงสุด | การผลิตที่ซับซ้อน |
ข้อดีที่สำคัญ:
✅น้ำหนักเบาและบางครั้งก็ยืดหยุ่นได้
✅ไวต่ออุณหภูมิสูงน้อยกว่า
✅ ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาพแสงน้อย
✅ ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งลดลงเนื่องจากการติดตั้งที่ง่ายกว่า
✅ สามารถบูรณาการเข้ากับวัสดุก่อสร้างได้ (BIPV)
ข้อเสียเปรียบที่สำคัญ:
❌ ประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าต้องใช้พื้นที่การติดตั้งที่ใหญ่ขึ้น
❌อัตราการย่อยสลายเร็วกว่าแผงคริสตัลไลน์
❌ อายุการใช้งานสั้นลง (10-20 ปี เทียบกับ 25-40 ปีสำหรับผลึก)
❌ต้นทุนการเปลี่ยนระยะยาวที่สูงขึ้น
แผงฟิล์มบางมีลักษณะเพรียวบางและสม่ำเสมอโดยมีการแยกเซลล์ที่มองเห็นได้น้อยที่สุด ความสวยงามสีดำล้วนหรือสีน้ำเงินเข้มมักวางราบกับพื้นผิวติดตั้ง ทำให้เกิดการติดตั้งแบบ low-profile ที่ไร้รอยต่อ หากไม่มีโครงสร้างเซลล์ที่มองเห็นได้ของแผงคริสตัลลีน การติดตั้งฟิล์มบางจะมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น และสามารถผสมผสานกับองค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมได้ดีขึ้น
โดยทั่วไปแผงฟิล์มบางจะมีต้นทุนล่วงหน้าต่อแผงต่ำที่สุด ทำให้แผงเหล่านี้มีความน่าสนใจในช่วงแรกสำหรับโครงการที่คำนึงถึงงบประมาณ อย่างไรก็ตาม ความได้เปรียบด้านต้นทุนนี้มักถูกชดเชยด้วยปัจจัยหลายประการ:
ความต้องการพื้นที่ที่สูงขึ้น : ประสิทธิภาพที่ลดลงหมายถึงแผงและฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้งที่มากขึ้น
การย่อยสลายแบบเร่ง : ประสิทธิภาพลดลงเร็วขึ้น (โดยทั่วไปคือ 1-3% ต่อปี)
ระยะเวลาการรับประกันที่สั้นกว่า : โดยปกติคือ 10-15 ปี เทียบกับ 25 ปีขึ้นไปสำหรับแผงคริสตัลไลน์
รอบการเปลี่ยนก่อนหน้านี้ : ต้นทุนระบบตลอดอายุการใช้งานอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
แผงเหล่านี้ค้นหามูลค่าทางเศรษฐกิจที่ดีที่สุดในการติดตั้งเชิงพาณิชย์หรือสาธารณูปโภคขนาดใหญ่ซึ่งมีพื้นที่จำกัดน้อยที่สุด หรือในการใช้งานเฉพาะทาง เช่น เครื่องชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์แบบพกพาและวัสดุก่อสร้างแบบครบวงจร
นอกเหนือจากแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมแล้ว เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมหลายอย่างกำลังเปลี่ยนโฉมวิธีการจับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแต่ละเทคโนโลยีได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานเฉพาะและความต้องการด้านสุนทรียภาพ
เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบโปร่งใสนำเสนอความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นในการเปลี่ยนหน้าต่างให้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ปัจจุบันมีสองประเภทหลัก:
แผงกึ่งโปร่งใส : บรรลุประสิทธิภาพประมาณ 20% ด้วยความโปร่งใส 40-50%
แผงโปร่งใสทั้งหมด : คงความโปร่งใส 100% แต่ให้ประสิทธิภาพเพียง ~1% เท่านั้น
| ประเภท | ประสิทธิภาพ | ความโปร่งใส การประยุกต์ | ใช้ที่เหมาะสม |
|---|---|---|---|
| กึ่งโปร่งใส | ~20% | 40-50% | อาคารสำนักงานสกายไลท์ |
| โปร่งใสเต็มที่ | ~1% | 100% | Windows แผงเรือนกระจก |
บุกเบิกโดยนักวิจัยของมหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกนในปี 2014 เครื่องผลิตพลังงานแสงอาทิตย์เรืองแสงแบบโปร่งใส (TLSCs) ใช้วัสดุพิเศษที่ดูดซับความยาวคลื่นที่มองไม่เห็นของแสงในขณะที่ปล่อยให้แสงที่มองเห็นทะลุผ่านได้ แผงเหล่านี้ได้รับการติดตั้งในอาคารสถานที่สำคัญหลายแห่งในสหราชอาณาจักร รวมถึง Gloucestershire County Council Hall และ Barbican Theatre ในลอนดอน
เทคโนโลยีเผชิญกับความท้าทายพื้นฐาน: การแลกเปลี่ยนระหว่างความโปร่งใสและการผลิตพลังงาน เมื่อความโปร่งใสเพิ่มขึ้น การผลิตไฟฟ้าก็จะลดลงตามสัดส่วน
กระเบื้องพลังงานแสงอาทิตย์ผสานรวมเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์เข้ากับวัสดุมุงหลังคาโดยตรง ทำให้เกิดความสวยงามแบบไร้รอยต่อที่ดึงดูดใจเจ้าของบ้านที่กังวลเกี่ยวกับรูปลักษณ์ของแผงแบบดั้งเดิม
ลักษณะสำคัญ ได้แก่ :
ออกแบบมาเพื่อทดแทนและใช้งานเหมือนกระเบื้องหลังคามาตรฐาน
โดยทั่วไปแล้วจะใช้เทคโนโลยีโมโนคริสตัลไลน์หรือฟิล์มบางที่ฝังอยู่ในรูปทรงกระเบื้องแบบดั้งเดิม
มีคุณค่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอาคารเก่าแก่หรือพื้นที่อนุรักษ์ที่มีข้อกำหนดด้านสุนทรียศาสตร์ที่เข้มงวด
แม้จะดูสวยงาม แต่กระเบื้องพลังงานแสงอาทิตย์ก็มีข้อเสียหลายประการ:
มีราคาแพงกว่าแผงทั่วไปประมาณ 50%
มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแผงโมโนคริสตัลไลน์มาตรฐานถึง 20-30%
การติดตั้งใช้เวลานานกว่าประมาณสามเท่า
ประวัติศาสตร์การค้าของกระเบื้องโซลาร์เซลล์มีความสับสนอลหม่าน Dow Chemical เปิดตัวแผงโซลาร์เซลล์ในปี 2552 ซึ่งได้รับเสียงชื่นชมอย่างมาก แต่เลิกผลิตไปในปี 2559 หลังคาโซลาร์รูฟที่ได้รับการเผยแพร่อย่างแพร่หลายของ Tesla ซึ่งประกาศในปี 2559 พร้อมกำหนดเปิดตัวในสหราชอาณาจักรในปี 2562 ยังคงไม่มีวางจำหน่ายในหลายตลาด
Perovskite แสดงถึงความล้ำหน้าของการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยใช้วัสดุสังเคราะห์ตามโครงสร้างผลึกของแร่ Perovskite ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งค้นพบในปี 1839
โดยทั่วไปเซลล์เหล่านี้จะใช้การออกแบบ 'ตีคู่':
ชั้นซิลิคอนดูดซับแสงจากสเปกตรัมสีแดง
ชั้น Perovskite รวบรวมพลังงานจากสเปกตรัมสีน้ำเงิน
วิธีการแบบผสมผสานจะเพิ่มขีดจำกัดประสิทธิภาพทางทฤษฎีอย่างมาก
ความก้าวหน้าของการวิจัยมีความโดดเด่น:
เซลล์ perovskite แรก (2009): ประสิทธิภาพ 3.8%
บันทึกจากห้องปฏิบัติการปัจจุบัน (มิถุนายน 2024): ประสิทธิภาพ 34.6%
แผงขนาดเชิงพาณิชย์ของ Oxford PV: ประสิทธิภาพ 26.9%
แม้ว่าจะยังไม่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ แต่เทคโนโลยี perovskite สัญญาว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์อย่างก้าวกระโดดเมื่อเอาชนะความท้าทายด้านการผลิตได้
| ประเภทแผง | ประสิทธิภาพ | อายุ การใช้ | งาน ต้นทุน | ข้อได้เปรียบ | หลัก ข้อเสียหลัก |
|---|---|---|---|---|---|
| โมโนคริสตัลไลน์ | 17%-22% | 30-40 ปี | สูง | ประสิทธิภาพและความทนทานสูงสุด | ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น |
| โพลีคริสตัลไลน์ | 15%-17% | 25-30 ปี | ปานกลาง | ซื้อได้ | ประสิทธิภาพต่ำกว่า ความสวยงามน้อยลง |
| โมโน-PERC | มากถึง 23% | 30-40 ปี | สูงสุด | ประสิทธิภาพสูงสุด | ราคาแพงที่สุดในขั้นต้น |
| ฟิล์มบาง | 10%-13% สูงถึง 19% | 10-20 ปี | ต่ำ | ต้นทุนต่ำมีความยืดหยุ่น | ประสิทธิภาพต่ำสุด อายุการใช้งานสั้นลง |
| แผงโปร่งใส | ~1%-20% | 25-35 ปี | สูง (แตกต่างกันไป) | สุนทรียภาพทางสายตา | ประสิทธิภาพต่ำ |
| กระเบื้องพลังงานแสงอาทิตย์ | 10%-20% | 25-30 ปี | สูงมาก | ผสมผสานกับความสวยงามของหลังคา | ค่าใช้จ่ายสูง การติดตั้งที่ซับซ้อน |
| แผง Perovskite | 24%-27% (ห้องปฏิบัติการ) | 25-35 ปี | ไม่สามารถใช้ได้ | ประสิทธิภาพสูงสุดแห่งอนาคต | ยังไม่สามารถทำได้ในเชิงพาณิชย์ |
การเลือกเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์ที่เหมาะสมที่สุดนั้นจำเป็นต้องสร้างสมดุลให้กับปัจจัยสำคัญหลายประการที่ตรงกับสถานการณ์และความต้องการของคุณ
ก่อนตัดสินใจ ให้ประเมินองค์ประกอบสำคัญเหล่านี้:
พื้นที่ว่าง : พื้นที่หลังคาจำกัดต้องการแผงที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า
ข้อจำกัดด้านงบประมาณ : การลงทุนเริ่มแรกเทียบกับการออมระยะยาว
ความต้องการพลังงาน : รูปแบบและข้อกำหนดการบริโภคในครัวเรือนของคุณ
ลำดับความสำคัญด้านสุนทรียศาสตร์ : ผลกระทบทางสายตาต่อรูปลักษณ์ของทรัพย์สินของคุณ
สภาพท้องถิ่น : รูปแบบสภาพอากาศ ช่วงอุณหภูมิ และปัญหาเงา
ข้อบังคับ : ข้อ จำกัด พื้นที่อนุรักษ์หรือกฎสมาคมเจ้าของบ้าน
สิ่งจูงใจ : เงินอุดหนุนจากรัฐบาลที่อาจสนับสนุนเทคโนโลยีเฉพาะ
| สถานการณ์ของคุณ | ประเภทแผงที่แนะนำ | ประโยชน์หลัก |
|---|---|---|
| พื้นที่หลังคาจำกัด | Monocrystalline หรือ Mono-PERC | กำลังสูงสุดในพื้นที่น้อยที่สุด |
| ลำดับความสำคัญของงบประมาณ | โพลีคริสตัลไลน์ | การลงทุนเริ่มแรกต่ำกว่า |
| ทรัพย์สินทางประวัติศาสตร์ | กระเบื้องพลังงานแสงอาทิตย์ | บูรณาการด้านสุนทรียภาพ |
| บ้านเคลื่อนที่/รถบ้าน | ฟิล์มบาง | มีความยืดหยุ่นและน้ำหนักเบา |
| ประสิทธิภาพสูงสุด | โมโน-PERC | ประสิทธิภาพสูงสุดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด |
ทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเจ้าของบ้านส่วนใหญ่:
แผงโมโนคริสตัลไลน์ ให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความสวยงามสำหรับการติดตั้งในที่พักอาศัยทั่วไป
เทคโนโลยี Mono-PERC มอบประสิทธิภาพที่เหนือกว่าสำหรับบ้านที่มีพื้นที่ติดตั้งจำกัดหรือมีความต้องการพลังงานสูง
แผงโพลีคริสตัลไลน์ ยังคงใช้งานได้สำหรับเจ้าของบ้านที่คำนึงถึงงบประมาณโดยมีพื้นที่หลังคาเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่เสนอเงินอุดหนุนสำหรับแผงที่ผลิตในประเทศ
ตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ด้วยเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น แผงเพอร์รอฟสไกต์ ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในอนาคต
แผงโซลาร์เซลล์มีหลายแบบ แต่ละแบบมีจุดเด่นเฉพาะตัว Monocrystalline มอบประสิทธิภาพระดับพรีเมี่ยมพร้อมรูปลักษณ์สีดำมันเงา Polycrystalline มีตัวเลือกราคาประหยัดพร้อมสีฟ้าที่โดดเด่น เทคโนโลยี PERC เสริมประสิทธิภาพด้วยชั้นสะท้อนแสงเพิ่มเติม
แผงโซลาร์เซลล์ในอุดมคติของคุณขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ พิจารณาพื้นที่หลังคา ข้อจำกัดด้านงบประมาณ ความต้องการพลังงาน และความต้องการด้านสุนทรียศาสตร์
อุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีเกิดใหม่ เช่น แผง Perovskite รับประกันประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น นวัตกรรมเหล่านี้จะทำให้พลังงานแสงอาทิตย์เข้าถึงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับทุกคน
[1] https://www.greenmatch.co.uk/blog/2015/09/types-of-solar-panels
[2] https://aurorasolar.com/blog/solar-panel-types-guide/
[3] https://www.energysage.com/solar/types-of-solar-panels/
[4] https://aurorasolar.com/blog/solar-panel-types-guide/ (ซ้ำกับ [2])
[5] https://www.sunsave.energy/solar-panels-advice/solar-technology/types
[6] https://www.getsolar.ai/en-sg/blog/types-of-solar-panels
[7] https://www.thisoldhouse.com/solar-alternative-energy/reviews/types-of-solar-panels
[8] https://www.chintglobal.com/global/en/about-us/news-center/blog/different-types-of-solar-panel.html
[9] https://duracellenergy.com/en/news/types-of-solar-panels/
[10] https://www.canstarblue.com.au/solar/solar-panels-types/
[11] https://www.youtube.com/watch?v=5M8hEVThXYE
[12] https://www.solarsquare.in/blog/types-of-solar-panels/
[13] https://www.deegesolar.co.uk/types_of_solar_panels/
[14] https://cloverenergysystems.com/7-different-types-of-solar-panels-explained/
