ไฟโซล่าเซลล์มีหลักการทำงานเป็นยังไง?
คุณคงเห็นบทความเกี่ยวกับไฟโซล่าเซลล์มาเยอะแล้ว แต่มีความสนใจที่อยากจะซื้อหรืออยากเข้าใจในตัวมันมากกว่าเดิม วันนี้เราขอมาพูดถึงหลักการทำงานของไฟโซล่าเซลล์ ว่ามันทำงานอย่างไร ทำไมจากแสงแดดถึงเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าและเกิดเป็นแสงสว่างได้ เพื่อให้เข้าใจและรู้ถึงส่วนประกอบหลักของตัวไฟโซล่าได้ง่ายมากขึ้น
ส่วนประกอบไฟโซล่าเซลล์
Solar Light หรือไฟโซล่าเซลล์ เป็นระบบไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจาก “แสงอาทิตย์” แปลงมาเป็น “พลังงานไฟฟ้า” โดยมีส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน คือ
- แผงโซล่าเซลล์ (Solar Panel)
โซล่าร์พาแนล ทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของการทำงานรับพลังงานแสงแดดและกระบวนการกำเนิดกระแสไฟฟ้า ประกอบด้วยแผงซิลิคอนที่ดูดซับโฟตอน(อนุภาคแสง)จากแสงอาทิตย์ และเปลี่ยนให้เป็นกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยตรงในทันที
- แบตเตอรี่ (Battery)
แบตเตอรี่โซล่าเซลล์ ทำหน้าที่จัดเก็บไฟฟ้ากระแสตรงที่ผลิตได้ในตอนกลางวันจากแผง พลังงานจะถูกเก็บไว้ในส่วนนี้สำรองไว้สำหรับจ่ายไฟให้กับหลอดไฟ LED ในเวลากลางคืน
- แบตเตอรี่ Li-ion (Lithium-ion) นิยมใช้ในรุ่นทั่วไป
- แบตเตอรี่ LiFePO4 (Lithium Iron Phosphate) มีความเสถียรสูงกว่า ทนทานต่อความร้อนได้ดี และมีรอบการชาร์จที่มากกว่า นิยมใช้มากขึ้นในปัจจุบัน
- คอนโทรลเลอร์ (Controller)
ส่วนที่จัดการพลังงาน มีความสำคัญที่สุด เป็นเหมือนกับ “สมอง” ที่ควบคุมการไหลเข้าและออกของไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันปัญหาการชาร์จไฟเกิน (Overcharging) หรือการคายประจุเกิน(Over-discharging) เป็นตัวกำหนดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
- หลอดไฟ LED และเซ็นเซอร์
เซ็นเซอร์แสง ทำหน้าที่ตรวจจับความเข้มของแสง เมื่อแสงภายนอกลดลงต่ำกว่าระดับที่กำหนด วงจรควบคุมจะสั่งการให้ หลอดไฟ LED ให้แสงสว่างโดยอัตโนมัติ
ความต่างของไฟโซล่าเซลล์ และไฟบ้าน
| ความต่าง | ไฟฟ้าบ้าน | ไฟโซล่าเซลล์ |
| แหล่งพลังงาน | การไฟฟ้า | แสงอาทิตย์ |
| ค่าใช้จ่ายต่อเดือน | มีค่าไฟฟ้าประจำเดือน | ไม่มีค่าไฟ |
| การติดตั้ง | ต้องเดินสายไฟ | ติดตั้งง่าย ไม่ต้องต่อสาย |
| การดูแล | ต้องใช้ช่างไฟ | ดูแลเองได้ง่าย ๆ |
การทำงานของไฟโซล่าเซลล์
ในการทำงานของพลังงานในระบบไฟโซล่าเซลล์ จะหมุนวนเป็นวงจรต่อเนื่อง 4 ขั้นตอน
- การรับแสงจากแผงโซล่าเซลล์ซึ่งทำจากวัสดุซิลิคอน (Silicon) ที่มีคุณสมบัติพิเศษ เมื่อแสงแดดตกกระทบ มันจะเปลี่ยนพลังงานจากแสงให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าทันที สิ่งนี้เรียกว่า “Photovoltaic Effect” (PV Effect) หรือ “ปรากฏการณ์โฟโตโวลตาอิก” โครงสร้างเล็ก ๆ ภายในแผงโซล่าเซลล์จะมี “ชั้นซิลิคอน”อยู่สองชั้นซ้อนกันคือ
- ชั้น N-Type (Negative) – มีอิเล็กตรอนส่วนเกิน ทำหน้าที่เหมือนขั้วลบ
- ชั้น P-Type (Positive) – มี “ช่องว่างของอิเล็กตรอน” ทำหน้าที่เหมือนขั้วบวก
เมื่อสองชั้นนี้ประกบกันจะเกิด “สนามไฟฟ้า” ที่รอยต่อ (Junction) พอแสงแดดตกกระทบ โฟตอนจะกระตุ้นให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากชั้น P ไปยังชั้น N แล้วเกิดการไหลของอิเล็กตรอนเป็นกระแสไฟฟ้า นั่นแหละคือ ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่เรานำไปเก็บไว้ในแบตเตอรี่ต่อไปนั่นเอง
- เก็บพลังงานไว้ในแบตเตอรี่ พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์จะถูกส่งต่อไปเก็บในแบตเตอรี่โซล่าเซลล์ เพื่อรอใช้งานในเวลากลางคืน แบตเตอรี่ที่นิยมใช้มีอยู่ 2 ประเภทหลักคือ แบตเตอรี่ Li-ion (Lithium-ion) และแบตเตอรี่ LiFePO4 (Lithium Iron Phosphate)
- ระบบควบคุมการจ่ายไฟ ในระบบจะมีอุปกรณ์ตัวหนึ่งชื่อว่า “คอนโทรลเลอร์ (Controller)” อย่างที่บอกไฟว่ามันทำหน้าที่คล้ายสมองของระบบ คอยตรวจสอบว่าขณะนี้แบตเตอรี่เต็มหรือยัง ควรชาร์จต่อไหม หรือถึงเวลาปล่อยไฟไปให้หลอด LED แล้วหรือยัง คอนโทรลเลอร์จะช่วย “ควบคุมการชาร์จและจ่ายไฟ” อย่างเหมาะสม ป้องกันปัญหาไฟเกิน แบตเสื่อม หรือแบตระเบิด ช่วยให้ไฟโซล่าเซลล์ทำงานได้เสถียรและปลอดภัยในระยะยาว
- การส่องสว่างผ่านหลอดไฟ LED เมื่อถึงเวลากลางคืนในตัวไฟโซล่าเซลล์จะมี “เซนเซอร์แสง” ที่คอยตรวจจับระดับความสว่างของแสงรอบตัว เมื่อความเข้มของแสงลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ (ประมาณ 10 Lux) เซนเซอร์จะสั่งให้ระบบ “ตัดไฟจากแผง” แล้ว จ่ายไฟจากแบตเตอรี่ไปยังหลอด LEDโดยอัตโนมัติทันที ทำให้ไฟโซล่าเซลล์สว่างถึงเช้าในทันที่ตั้งแต่ฟ้ามืด
สรุป
การทำงานของไฟโซล่าเซลล์มีส่วนประกอบหลักด้วยกัน 4 ส่วนคือแผงโซล่าเซลล์ที่ค่อยรับพลังงานแสงแดด และส่งต่อพลังงานมากักเก็บในแบตเตอรี่ ควบคุมการไหลเข้าและออกของไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ผ่านคอนโทรลเลอร์ เมื่อฟ้ามืดความเข้มของแสงลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ประมาณ 10 Lux เซนเซอร์จะสั่งให้ระบบ “ตัดไฟจากแผง” แล้วทำให้โคมไฟโซล่าเซลล์สว่างถึงเช้าในทันที่ตั้งแต่ฟ้ามืด
พื้นที่รวมแบรนด์ชั้นนำ ให้คุณเลือกซื้อไม่ว่าจะสปอร์ตไลท์ โคมไฟไฮเบย์ โคมถนน หลอดไฟ LED โซล่าเซลล์ และเสาไฟ สนใจสอบถาม-สั่งซื้อเกี่ยวกับสินค้าเพิ่มเติมได้ที่ Line : @NINELED
