Technology แผงโซลาร์เซลล์ 2024 มีอะไรที่ควรรู้เพื่อตัดสินใจบ้าง
ผมว่าสิ่งแรกที่ผู้คนนึกถึงเมื่อพูดถึงระบบ Solar Rooftop คือแผงโซลาร์เซลล์ครับ ต้องบอกว่าแผงโซลาร์เซลล์นั้นเป็น Technology ที่มีมายาวนั้นครับ สำหรับบทความนี้ผมจะมาสรุปคร่าวๆให้เข้าใจกันครับ ว่าแผงโซลาร์เซลล์มีหลักการทำงานยังไง และสิ่งที่ควรเลือกตัดสินใจที่จะเลือกมาใช้งานนั้นมีอะไรกันบ้าง
Photovoltaic Effect คืออะไร
ต้องบอกว่าเซลล์ที่อยู่ในแผงโซลาร์นั้นคือผลึกแร่ Silicon ครับ ซึ่งเป็นธาตุที่เกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติเช่นทรายก็ถือว่าเป็น Silicon ขั้นตอนในการทำแผงโซลาร์เซลล์คือเรานำ Silicon มาผสมกับธาตุอื่นๆเพื่อทำให้เกิดเป็น Layer ที่มีความต่างกัน
ชั้นแรกจะนำ Silicon ผสมกับ Boron เพื่อให้เกิดเป็นชั้น P-Type
ชั้นที่สอง จะนำ Silicon ผสมกับ Phosphorous เพื่อให้เกิดเป็นชั้น N-Type โดยชั้นนี้จะมีความสำคัญอย่างมากเพราะจะมี Electron ที่พร้อมจะกระโดดออกไปสู่ชั้น P-Type เพื่อทำให้เกิดสนามแม่เหล็กและเป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรงต่อไป
หลักการในการที่ทำให้ Electron มีการกระโดดออกจากชั้น N-Type ไปสู่ P-Type เราเรียกว่า “Photovoltaic Effect” โดยจะเกิดขึ้นเมื่อแสงอาทิตย์ที่ผ่านชั้นบรรยากาศจะมาเป็นคลื่นพลังงานที่เราเรียกว่า Photon ได้เข้าผ่านมาถึงแผงโซลาร์เซลล์ และจะโดนกับชั้น N-Type ซึ่งจะทำให้ Electron กระโดดไปสู่ชั้น P-Type เกิดเป็นกระไฟฟ้า DC และวิ่งต่อๆไปยังแผงโซลาร์เซลล์อื่นๆ
แผงโซลาร์เซลล์มีกี่ชนิด
การผลิตแผงโซลาร์เซลล์นั้นจะเป็นการนำ Silicon ที่ผสมธาตุสารกึ่งตัวนำทั้ง Boron และ Phosphorous มาหลอมด้วยความร้อนมหาศาลเพื่อทำให้เป็นของเหลว ก่อนที่จะทำให้ของเหลวนั้นแข็งตัวจนกลายเป็นแผ่น Wafer และเราเรียกว่า Silicon Wafer
โดยเมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการนั้นแล้ว เราจะนำมาตัดเพื่อให้เป็น Cells แต่ในสมัยก่อนนั้น Technology ในการผลิตจะยังไม่มีการตัดเพื่อทำให้เป็นผลึกเดียวกันแบบไร้รอยต่อ แต่จะเป็นการเอาผลึก Silicon Wafer ที่เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยมาผสมรวมกันเพื่อเป็น Cells เราจะเรียก Technology นั้นว่า “Poly Crystalline” ซึ่งประสิทธิภาพถ้ามาใช้กันในตอนนี้จะไม่ค่อยเวิร์คแล้วครับ
ต่อมา Technology การผลิตเจ้าตัว Silicon Wafer เริ่มดีขึ้นครับ และการตัดเบ้า Silicon หรือที่เรียกอีกอย่างว่า Ingot นั้นสามารถทำได้แบบไม่ต้องเอาเศษๆมาผสมกันได้แล้ว ซึ่งข้อดีของการผลิตแบบนี้คือการไร้รอยต่อของเซลล์ทำให้ประสิทธิภาพในการวิ่งและกระโดดของ Electron นั้นดีขึ้น หรือพูดรวมๆคือ Photovoltaic Effect จะเกิดขึ้นโดยสมบูรณ์แบบมากขึ้นซึ่งเราเรียกแผงโซลาร์เซลล์แบบนี้ว่า “Mono Crystalline”
ซึ่งตอนนี้แผงโซลาร์เซลล์ที่ขายกันตามท้องตลาดถ้าอัพเดทกันในปี 2024 นี้ก็จะเป็น Mono Crystalline เป็นหลักครับ
แล้วแผงโซลาร์เซลล์ชนิดอื่นนอกจาก Mono-Poly มีอีกไหม
จริงๆแล้วมีครับ เราเรียกว่า Amorphous ซึ่งแผงโซลาร์เซลล์แบบนี้เป็นการผลิตที่ไม่เหมือน Poly Crystalline หรือ Mono Crystalline แต่เป็นการเคลือบชั้น Film บางๆบนแผงเซลล์ ซึ่งเราเรียกว่า Thin Film ครับ
แผงโซลาร์เซลล์แบบ Amorphous นั้นเป็น Technology ที่ทำประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากตัวแผงได้น้อยครับ การจะติดตั้งถ้าต้องการให้กำลังไฟฟ้าได้ตามเป้านั้นจะต้องใช้จำนวนแผงที่เยอะ ซึ่งจะทำให้พื้นที่ติดตั้งนั้นสิ้นเปลืองไปโดยปริยายครับ แต่สิ่งที่เป็นข้อดีของแผงโซลาร์เซลล์แบบ Amorphous นั้นคือการผลิตกระแสไฟฟ้าจากแผงโซลาร์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่แสงน้อย เพราะฉะนั้น Technology การสร้างแผงเซลล์แบบนี้จึงนำมาใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ครับเช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาข้อมือ เป็นต้นครับ
ถ้างั้น Mono Crystalline ก็ดีที่สุด ทุกยี่ห้อแผงก็เหมือนกันหมดเลยน่ะสิ
ด้วยการที่เราติดตั้งระบบ Solar Rooftop มาเยอะ สิ่งนึงที่เราเข้าใจกับแผงโซลาร์เซลล์คือวัสดุชนิดนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับ Smart phone ก็ว่าได้ครับ
ถามว่าทำไมถึงเปรียบเทียบแบบนั้น ต้องบอกว่าตัวแผงโซลาร์เซลล์นั้นมีการปรับเปลี่ยน Technology ภายในเพื่อเสริมสร้างความแตกต่างกันในแต่ละค่ายหรือแต่ละยี่ห้อของผู้ผลิตครับ และนอกจากนั้นตัวแผงโซลาร์เซลล์มีการ Discontinued หรือการตกรุ่น สำหรับรุ่นเก่าๆที่ Technology เริ่มล้าหลังหรือกำลังผลิตต่ำและไม่เป็นที่ต้องการของตลาดอีกต่อไปด้วยนั่นเองครับ
Technology ที่มาเสริมให้กับ Mono Crystalline เด่นๆมีอะไรบ้าง PERC
PERC
PERC หรือเรียกเต็มๆว่า Passivated Emitter Rear Contact คือการที่ผู้ผลิตจะไปเพิ่มชั้น Layer ด้านล่างต่อจากชั้น P-Type และ N-Type ครับ เหตุผลเป็นเพราะว่า โดยปกตินั้นเวลาที่แผงโซลาร์เซลล์เกิดการกระโดดของ Electron ที่ออกจากชั้น N-Type ไปที่ P-Type นั้น มันไม่ใช่ว่าทุกครั้งปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้สมบูรณ์ทุกครั้งครับ
บางครั้ง Electron ก็เกิดการกระโดดไม่ไกลพอที่จะไปถึงชั้น P-Type หรือแม้กระทั่้งบางครั้งที่ Electron นั้นโดดทะลุไปจนถึงด้านหลังใต้ชั้นเซลล์และสูญเสียไปโดยที่ไม่ได้ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าแต่อย่างใดครับ ซึ่งนั่นคือการเสียเปล่าและทำให้ประสิทธิภาพลดต่ำลงแบบหาเหตุผลไม่ได้จริงๆ
เพราะฉะนั้นแล้ว PERC จึงได้นำชั้น Layer ที่มาสะท้อนกลับของ Electron ที่มีการกระโดดลงมาจนถึงด้านหลังเซลล์ เพื่อให้กลับไปที่ชั้น P-Type และก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า DC ได้อีกครั้งครับ
ซึ่งประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์แบบ PERC นั้นจะมีประสิทธิภาพโดยรวมในการผลิตอยู่ที่ 23% ครับ เทียบกับแผงโซลาร์เซลล์ที่เป็น Mono Crystalline ปกติที่จะอยู่ประมาณ 20% ก็จะถือว่าเพิ่มขึ้นมาได้พอสมควรเลยทีเดียว
แผง Mono PERC ที่พบเห็นกันในท้องตลาดเยอะๆก็จะเป็นแผงขนาด 400W-550W ครับ ถ้าเอาตามแบรนด์เด่นๆก็จะเช่น Longi HIMO5, Jinko Tiger Pro, Trina Tallmax, JA Deep Blue 3.0 ประมาณนี้ครับ
HPBC
ถ้าใครสังเกตุแผงโซลาร์เซลล์ตามปกติก็จะเห็น Ribbon หรือ Busbar ซึ่งทำหน้าที่ในการเป็นทางไหลของกระแสไฟฟ้าในแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งทั้งหมดทั้งมวลนั้นเราจะเรียกว่า “Front Contact” ครับ
ซึ่งคำว่า Front ก็หมายความว่ามันเป็น Layer ที่อยู่บนสุดครับ ซึ่งหมายความว่าเมื่อแสงอาทิตย์ส่องเข้ามาที่แผงโซลาร์เซลล์ก็จะต้องผ่านชั้น Front Contact ก่อนที่จะถึงตัวเซลล์ ข้อเสียคือจะเกิดเงาเล็กน้อยก่อนที่จะไปถึงชั้น P-N Type ครับ
Longi Solar เป็นบริษัทแรกครับที่เริ่มทำ R&D ในเรื่องนี้และปล่อย Technology ที่เรียกว่า Hybrid Passivated Back Contact ซึ่งเป็นการเอาส่วนของ Front Contact ทั้งหมดนั้นไปอยู่ด้านหลังชั้นเซลล์ทั้งหมดครับ
ในความคิดผมจากที่ติดตั้งมาต้องยอมรับจริงๆครับว่า HPBC ของ Longi HIMO6 นั้นเป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่สวยจริงๆ และเทียบกับประสิทธิภาพนั้นสามารถอัพมาได้ถึงประมาณ 25% ซึ่งเปรียบเทียบกับแบบ PERC ปกติก็จะสูงขึ้นกว่าเดิมประมาณ 2% ครับ
Tilling Ribbon
อันนี้เราข้ามค่ายมาที่ Jinko Solar บ้างครับ ซึ่งก็มี Technology ที่ได้ทำ R&D ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ โดยในส่วนของ Tilling นั้นคือการที่แต่ละเซลล์ในแผงโซลาร์นั้นจะมีการคั่นกันเล็กน้อย เพื่อไม่ให้เกิดช่องว่างรอยต่อระหว่างเซลล์ ซึ่ง Technology นี้จะทำให้เกิดรอยเชื่อมต่อระหว่างเซลล์น้อยลง และเพิ่มพื้นที่ของเซลล์ในแผงโซลาร์เซลล์ ทำให้กระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้ามีประสิทธิภาพดีขึ้น
และ Ribbon ที่เป็นเหมือน Busbar ที่นำกระแสไฟฟ้าของแต่ละเซลล์ ทางฝั่ง Jinko ได้ปรับเปลี่ยนรูปทรงจากแบบแบนธรรมดา ให้เป็นแบบกลม ซึ่งข้อดีคือทำให้เกิดการสะท้อนของแสงให้เข้าไปในชั้นเซลล์ได้ง่ายขึ้น
แต่แล้วก็มาถึงสุดยอด Technology ของปีนี้ N-Type TOPCON!
ย้อนกลับไปที่ผมบอกว่าการเกิดกระแสไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์นั้นคือการกระโดดของ Electron จาก Layer ฝั่ง N-Type ไปที่ P-Type จนเกิดสนามแม่เหล็กและเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าปล่อยออกมาจากเซลล์ครับ
ก่อนหน้านี้แผงโซลาร์เซลล์ทุกรุ่นที่เรากล่าวมาจะเป็นรุ่น P-Type ทั้งหมดครับ ซึ่งชั้น Layer ของ P-Type จะมีความหนากว่าชั้น N-Type อยู่พอสมควร เราเลยเรียกตามขนาดความหนาส่วนใหญ่ของชั้นเซลล์ในตัวแผงโซลาร์เซลล์ว่า P-Type ครับ
และการพัฒนาก็มาเกิดขึ้นโดยเราเรียก Technology นี้ว่า TOPCON หรือ Tunnel Oxide Passivated Contact โดยวิธีการคือ ในตัวชั้นเซลล์นั้นจะมีการเอาชั้น Film บางๆที่เป็น Tunnel Oxide มาเคลือบไว้บนส่วนของเซลล์แบบ PERC เพื่อป้องกันการเกิด Recombination หรือการเด้งกลับไปรวมกันใหม่ของ Electron ซึ่งก็จะสูญเปล่าในการสร้างปฏิกิริยาที่เกิดกระแสไฟฟ้าจากเซลล์ และยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพไปในตัวครับ
และนอกจากนั้น ในส่วนของชั้น N-Type จะกลับมามีขนาดที่หนามากกว่าชั้น P-Type ทำให้ในของ Layer N-Type ที่เตรียมจะรับแสงอาทิตย์จะมีส่วนของเนื้อที่มากขึ้นและทำให้การไหลวิ่งของ Electron จากชั้น N-Type เกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น
ซึ่งประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ชนิด N-Type นั้นจะสูงถึง 25.1% ครับ ซึ่งถ้าเทียบกับ P-Type แบบ HPBC ก็จะเพิ่มขึ้นมาอีก 2-3%
ในแผงโซลาร์เซลล์แบบ N-Type บางยี่ห้อยังเอา Technology ที่เรียกว่า HJT หรือ Hetero junction มาใช้ร่วมกับ N-Type TOPCON ซึ่งคือการเอาชั้น Layer Thin Film แบบ Amorphous มาเคลือบไว้ชั้น บน และ ล่าง ของชั้น Mono Crystalline ซึ่งเป็นการผสมทั้ง 2 ข้อดีทั้ง Amorphous และ Mono Crystalline เข้าด้วยกัน ทำให้แผงโซลาร์เซลล์มีข้อดีเพิ่มขึ้นหลักๆดังนี้
- สามารถรับพลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ตั้งแต่แสงยังไม่ต้องมีมาก เซลล์ในแผงโซลาร์ก็สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ซึ่งเป็นข้อดีของ Amorphous
- กำลังการผลิตจะยังดีอยู่ในสภาวะความร้อนสูง
- แผงโซลาร์เซลล์จะเป็น Bifacial เนื่องจากมีการเคลือบด้วย Amorphous ทั้งด้านบนและด้านล่าง
เราขอสรุปว่าควรเลือกแผงโซลาร์เซลล์แบบ N-Type
จากบทความที่เราเล่ามาให้ฟังนั้น ผมว่าท่านผู้อ่านคงจะพอมีไอเดียกันแล้วว่าควรเลือกแผงโซลาร์เซลล์แบบไหนเพื่อไปติดตั้งกันที่บ้านอยู่อาศัย ซึ่งเราก็แนะนำว่าควรเป็น Technology ใหม่ล่าสุดครับนั่นก็คือ N-Type
ส่วนจะเป็น Bifacial หรือไม่นั้น เดี๋ยวบทความหน้าเราจะมาพูดถึงเรื่องนี้กันครับ ว่า Case ไหนที่ควรเหมาะในการติดตั้งและเลือกแผงโซลาร์เซลล์แบบ Bifacial
แต่ถ้าเอากลางๆ แค่เป็น N-Type ก็ถือว่าดีที่สุดในตอนนี้ 2024 ครับ
