การตัดสินใจเปลี่ยนบ้านเป็นพลังงานแสงอาทิตย์อาจเป็นเรื่องง่าย ไม่เพียงแต่พลังงานแสงอาทิตย์จะดีต่อโลกเท่านั้น แต่ยังลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลของเราด้วย แต่ยังดีสำหรับกระเป๋าเงินของคุณเมื่อคุณประหยัดค่าไฟฟ้าในระยะยาว
บทความนี้ครอบคลุมถึงแผงโซลาร์ประเภทนี้ในเชิงลึกและเน้นการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์ วัสดุและการจัดอันดับประสิทธิภาพสำหรับแต่ละแผงเพื่อช่วยให้คุณเลือกแผงโซลาร์เซลล์ที่ดีที่สุดสำหรับบ้านของคุณและ งบประมาณ.
วัสดุแผงเซลล์แสงอาทิตย์
แม้ว่าการเปลี่ยนมาใช้โซลาร์เซลล์อาจเป็นเรื่องง่าย แต่การไปยังขั้นตอนการติดตั้งอาจรู้สึกหนักใจเล็กน้อย การเลือกแผงแผงเพียงอย่างเดียวจำเป็นต้องมีการวิจัยและความเข้าใจเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังพลังงานแสงอาทิตย์ที่อยู่อาศัย
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบด้วยเซลล์สุริยะหลายสิบเซลล์ (หรือที่เรียกว่าเซลล์ PV) ที่ดูดซับแสงแดดที่กระทบหลังคาบ้านและแปลงพลังงานนั้นเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ระบบสุริยะในบ้านส่วนใหญ่มีอินเวอร์เตอร์ ซึ่งจะเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ซึ่งสามารถจ่ายไฟให้กับบ้านได้ การสำรองข้อมูลแบตเตอรี่สามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไม่ได้ใช้งานไว้สำหรับใช้ในเวลากลางคืนหรือระหว่างที่ไฟฟ้าดับ
แม้ว่าแบรนด์และรูปแบบของแผงโซลาร์เซลล์จะมีมากมาย แต่ข่าวดีก็คือมีเพียงสามหลักเท่านั้น ชนิดของแผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้ในปัจจุบันในระบบสุริยะที่อยู่อาศัย: โมโนคริสตัลไลน์ คริสตัลไลน์ และ ฟิล์มบาง มาดูทีละอย่างกันดีกว่า
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์—แผงโมโนที่บริษัทผลิตพลังงานแสงอาทิตย์มักอ้างถึง—จึงถูกตั้งชื่อว่าเนื่องจากทำจากซิลิกอนบริสุทธิ์เพียงตัวเดียว แผงโมโนคริสตัลไลน์เป็นแผงที่พบมากที่สุดบนหลังคาในระบบสุริยะที่อยู่อาศัยเพราะ เป็นแผงที่เหมาะที่สุดสำหรับพื้นที่ขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าโพลีคริสตัลลีนและฟิล์มบาง แผง
แผงโมโนคริสตัลไลน์มีสองประเภทที่แตกต่างกัน: อิมิตเตอร์แบบพาสซีฟและคอนแทคด้านหลัง (PERC) และแบบสองหน้า แผง PERC มีชั้นนำไฟฟ้าที่ด้านหลังเซลล์เพื่อเพิ่มการดูดซึมพลังงาน แผง PERC มักใช้ในระบบสุริยะบนชั้นดาดฟ้า
ในทำนองเดียวกัน แผงสองหน้าสามารถดูดซับแสงได้ทั้งสองด้าน แต่มีอัตราที่สูงกว่าแผง PERC ด้วยเหตุนี้ แผงสองหน้าจึงสงวนไว้สำหรับระบบที่ติดตั้งบนพื้นซึ่งปล่อยให้แผงทั้งสองด้านเปิดออก
การออกแบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์
แผง Monocrystalline ส่วนใหญ่เป็นสีดำทึบ แต่มีช่องว่างสีขาวอยู่บ้าง การออกแบบสีดำทำให้มองเห็นได้น้อยลงบนชั้นดาดฟ้า อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ได้โฉบเฉี่ยวเหมือนแผ่นฟิล์มบางซึ่งมีสีดำสนิทและแบนราบบนหลังคา
วัสดุแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์ผลิตขึ้นโดยใช้วิธี Czochralski ซึ่งคริสตัลของเมล็ดซิลิคอนถูกวางลงในถังหลอมเหลวของซิลิกอนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูง ที่สร้างผลึกซิลิกอนก้อนเดียวหรือแท่งโลหะ แล้วแบ่งออกเป็นแผ่นเวเฟอร์ที่บางกว่า แผ่นเวเฟอร์เหล่านั้นประกอบขึ้นเป็นแผงโซลาร์เซลล์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์โพลีคริสตัลลีน
แผงโพลีคริสตัลไลน์เป็นตัวแทนของเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์รุ่นก่อนๆ ดังนั้นจึงมีราคาที่ถูกกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดโมโนคริสตัลไลน์ที่ใหม่กว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทคโนโลยีนี้เก่ากว่า แผงโพลีคริสตัลไลน์จึงไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับแผงหน้าปัดที่ทันสมัยกว่า พวกมันยังทนได้ไม่ดีภายใต้อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงไม่แนะนำให้ใช้ในสภาพอากาศที่ร้อนตลอดทั้งปี
การออกแบบแผงเซลล์แสงอาทิตย์โพลีคริสตัลไลน์
แผงโพลีคริสตัลไลน์มีสีฟ้าเนื่องจากกระบวนการผลิต สีฟ้ามีลักษณะเป็นลายหินอ่อน ดังนั้นจึงมีสีและความสม่ำเสมอบางอย่างจากแผงหนึ่งไปอีกแผงหนึ่ง เจ้าของบ้านที่เกี่ยวข้องกับการสร้างระบบแผงโซลาร์เซลล์ที่ละเอียดอ่อนควรเลือกใช้แผง monocrystalline มากกว่าพันธุ์ polycrystalline
วัสดุแผงเซลล์แสงอาทิตย์โพลีคริสตัลลีน
แผงโพลีคริสตัลไลน์ทำจากเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน เช่นเดียวกับแผงโมโนคริสตัลไลน์ ความแตกต่างอยู่ที่กระบวนการทำความเย็นสำหรับแผงโพลีคริสตัลไลน์ ซึ่งสร้างคริสตัลหลายชิ้นแทนที่จะเป็นเพียงชิ้นเดียว
แผงโพลีคริสตัลไลน์ที่ใช้ในระบบสุริยะในบ้านมักมีเซลล์สุริยะ 60 เซลล์ ซึ่งผลิตพลังงานได้ประมาณ 240 ถึง 300 วัตต์ แผงโซลาร์เซลล์ที่อยู่อาศัยโดยเฉลี่ยมี 72 เซลล์และผลิตไฟฟ้าได้ 300 ถึง 400 วัตต์
แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง
เนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางจึงมักถูกใช้ในการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เชิงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ซึ่งพื้นที่ไม่มีข้อจำกัด ในทางกลับกัน แผงฟิล์มบางอาจเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็ก เช่น ในการจ่ายไฟให้กับเรือ และอาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก เช่น โกดังที่มีหลังคาโลหะบาง
การออกแบบแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบาง
แผ่นฟิล์มบางมีรูปลักษณ์ที่โฉบเฉี่ยวที่สุดในบรรดาแผงสามประเภท เนื่องจากเป็นสีดำสนิท แบน และยืดหยุ่นทั้งรูปร่างและขนาด จึงกลมกลืนเข้ากับบ้านได้อย่างง่ายดาย บนชั้นดาดฟ้าและไม่ต้องการโครงสร้างนั่งร้านที่แผงโมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลไลน์บ่อยครั้ง ทำ.
อย่างไรก็ตาม แผงฟิล์มบางนั้นไม่มีประสิทธิภาพ คุณจึงต้องการอีกมาก—บางทีอาจเพียงพอที่จะครอบคลุมทั้งหลังคาของคุณ—เพื่อผลิตไฟฟ้าสำหรับบ้าน ซึ่งอาจส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมสูงขึ้นและอินสแตนซ์ของปัญหาแผง ความล้มเหลว และการเสื่อมถอยโดยรวมเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป
วัสดุแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง
ชั้นบาง ๆ ของสารโฟโตโวลตาอิก เช่น อะมอร์ฟัส ซิลิกอนหรือแคดเมียม เทลลูไรด์ ถูกวางลงบนพื้นผิวที่เป็นของแข็ง ซึ่งมักจะเป็นกระจก เพื่อสร้างแผงแบบฟิล์มบาง การเลือกใช้สารโฟโตโวลตาอิกที่ใช้ในกระบวนการผลิตจะสร้างแผ่นฟิล์มบางที่แตกต่างกัน รวมถึงบางชนิดที่มีความยืดหยุ่นสูง
เปรียบเทียบแผงโซลาร์เซลล์ประเภทหลักๆ
ต้นทุนแผงโซลาร์เซลล์
จากมุมมองต่อแผง แผงโมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพสูงสุดและมีราคาแพงที่สุด แผงโพลีคริสตัลไลน์สามารถทำได้โดยใช้เศษคริสตัลที่เหลือจากการผลิตแผงโมโนคริสตัลไลน์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำกว่าและกระบวนการผลิตง่ายกว่า แผงคริสตัลไลน์จึงมีราคาถูกกว่าแผงโมโนคริสตัลไลน์มาก แผงฟิล์มบางมักจะเป็นแผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาถูกที่สุด เนื่องจากโครงสร้างที่บางและเบาเป็นพิเศษ
ต้นทุนเฉลี่ยต่อวัตต์:
- ฟิล์มบาง: $.43–$.70
- ผลึกเดี่ยว: $.32–$1.50
- คริสตัลไลน์: $.70–$1.50
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
ยิ่งแผงโซลาร์เซลล์สามารถผลิตไฟฟ้าได้มาก ค่าประสิทธิภาพก็จะยิ่งสูงขึ้น นอกจากนี้ยังหมายความว่าแผงที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดจะใช้พื้นที่น้อยที่สุดและต้องการน้อยลงสำหรับระบบสุริยะภายในบ้านที่ใช้งานได้
ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของแสงแดดตลอดทั้งวัน เนื่องจากท้องฟ้าครึ้มจะลดปริมาณแผงพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถดูดซับได้อย่างเห็นได้ชัด ระดับความร้อนสูงอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน แผงจะสะสมความร้อนตลอดทั้งวันและสามารถลดกำลังไฟฟ้าลงได้ถึง 25% ในช่วงเวลาดังกล่าว
แผงทั้งแบบโมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลไลน์เหมาะสำหรับสถานที่ส่วนใหญ่ที่ได้รับแสงแดดปานกลางและมีอุณหภูมิผันผวนตามฤดูกาล แผ่นฟิล์มบางมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำกว่าแผงอีกสองประเภท ดังนั้นจึงอาจเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศที่ร้อนกว่าหรือพื้นที่ที่มีแสงแดดส่องถึงประจำปีมากกว่า
แม้ว่าความผันแปรเล็กน้อยเหล่านี้จะส่งผลต่อแผงทั่วไปทุกประเภท แต่ประสิทธิภาพสูงสุดจะพิจารณาความผันผวนและชดเชยให้ในแง่ของการส่งออกพลังงานโดยรวม
ด้านล่างนี้คือรายละเอียดการจัดอันดับประสิทธิภาพและความจุพลังงานของแผงโซลาร์เซลล์แต่ละประเภท
- ผลึกเดี่ยว:
- ประสิทธิภาพ—มากกว่า 20%
- กำลังไฟฟ้า—สูงสุด 300 วัตต์
- คริสตัลไลน์:
- ประสิทธิภาพ—15–17%
- ความจุพลังงาน—240–300 วัตต์
- ฟิล์มบาง:
- ประสิทธิภาพ—6–15%
- ความจุกำลังไฟฟ้า—ไม่มีการวัดมาตรฐาน เนื่องจากแผ่นฟิล์มบางมีขนาดไม่เท่ากัน แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีเอาต์พุตน้อยกว่าแผงผลึก
ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกประเภทแผง
นอกเหนือจากแสงแดดและความร้อน ยังมีปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
คะแนนลูกเห็บ
แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการทดสอบการกระแทกจากลูกเห็บโดยการปล่อยลูกเหล็กทรงกลมขนาดเล็กจากความสูงระดับหนึ่ง หรือการยิงลูกบอลน้ำแข็งโดยตรงบนแผงเพื่อจำลองลูกเห็บ
แผงโมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลลีนทำจากวัสดุที่หนากว่า ดังนั้นจึงสามารถทนต่อการกระแทกลูกเห็บด้วยความเร็วสูงถึง 50 ไมล์ต่อชั่วโมง แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางไม่สามารถทนต่อลูกเห็บได้เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นกว่า
คะแนนพายุเฮอริเคน
ดิ กระทรวงพลังงานสหรัฐ รักษารายการข้อกำหนดที่แนะนำสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ในแง่ของความสามารถในการทนต่อพายุใหญ่เช่นพายุเฮอริเคน แผงที่ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้จะได้รับการออกแบบด้วยกลไกการล็อคหรือยึดเพื่อช่วยป้องกันไม่ให้เป็นลม อีกครั้ง โดยโครงสร้าง Monocrystalline และ Polycrystalline นั้นหนักกว่าและสามารถแก้ไขได้ด้วยอุปกรณ์ยึดมากกว่าแผงแบบฟิล์มบาง
บรรทัดล่าง: การเลือกแผงโซลาร์เซลล์ที่เหมาะสม
สำหรับระบบสุริยะที่อยู่อาศัยส่วนใหญ่ แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่าแผงโพลีคริสตัลลีน แผงโมโนคริสตัลไลน์ก็มีประสิทธิภาพสูงกว่าและใช้งานได้ยาวนานกว่า ซึ่งหมายความว่าแม้จะมีต้นทุนที่สูงขึ้น แต่ประสิทธิภาพและกำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจากแผงโมโนคริสตัลไลน์อาจช่วยคุณประหยัดเงินเมื่อเวลาผ่านไปในแง่ของค่าไฟฟ้า
อย่างไรก็ตาม แผงคริสตัลไลน์ยังคงเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับผู้ที่ต้องการเปลี่ยนมาใช้แผงโซลาร์เซลล์แต่ไม่สามารถจ่ายต้นทุนแผงโมโนคริสตัลไลน์ได้ โปรดจำไว้ว่า หากความสวยงามเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณ แผงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์สามประเภทที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดและอาจล้าสมัย
เราไม่แนะนำให้ใช้แผ่นฟิล์มบางในระบบสุริยะที่อยู่อาศัยของคุณเนื่องจากขาดประสิทธิภาพและความทนทานในระยะยาว อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการเพิ่มพลังให้กับโรงเก็บของ โรงงาน เรือ หรือยานพาหนะเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ แผงฟิล์มบางอาจเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าในการออกแบบที่ละเอียดอ่อน
การทำความเข้าใจความแตกต่างในประเภทแผงโซลาร์เซลล์—ไม่ต้องพูดถึง ตัวเลือกที่มีให้ตามแบรนด์—อาจดูล้นหลาม บริษัทติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ส่วนใหญ่จะแนะนำประเภทแผงและยี่ห้อตามความต้องการของบ้านและงบประมาณของคุณ เราขอแนะนำให้ติดต่อ Momentum Solar เพื่อขอความช่วยเหลือเกี่ยวกับการออกแบบระบบสุริยะที่อยู่อาศัยและการเลือกแผงโซลาร์เซลล์
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่อยู่อาศัย
บ้านส่วนใหญ่จะต้องการแผงโซลาร์เซลล์ประมาณ 30 แผง ค่าประมาณนั้นอิงจากการใช้พลังงานเฉลี่ย 1,000 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงและติดตั้งแผงขนาด 320 วัตต์ อย่างไรก็ตาม จำนวนแผงที่แน่นอนที่คุณต้องการขึ้นอยู่กับขนาดของบ้าน พื้นที่บนชั้นดาดฟ้าที่มีอยู่ และการใช้พลังงานเฉลี่ยของครัวเรือนต่อเดือน
ใช่ คุณสามารถเปิดบ้านโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างสมบูรณ์ในหลายกรณี อย่างไรก็ตาม พลังงานแสงอาทิตย์ไม่จำเป็นต้องเป็นทางออกที่ดีสำหรับบ้านทุกหลัง
คุณควรพิจารณาก่อน:
- ปริมาณไฟฟ้าที่คุณใช้เป็นรายเดือน
- ปริมาณแสงแดดที่บ้านของคุณได้รับ
- หลังคาของคุณสามารถรองรับแผงโซลาร์เซลล์ได้หรือไม่
หากคุณมีความต้องการพลังงานสูงเกินไป และ/หรืออาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีร่มเงาอย่างหนัก แผงโซลาร์เซลล์อาจผลิตไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอสำหรับบ้านของคุณ ในทำนองเดียวกัน หากความต้องการพลังงานของคุณเป็นปกติ แต่คุณมีพื้นที่บนชั้นดาดฟ้าที่จำกัด เอาต์พุตของระบบสุริยะของคุณจะลดลงอย่างมาก
แผงโซลาร์ทุกประเภทเสื่อมสภาพในอัตราประมาณ 1% ต่อปี นี่เป็นการสึกหรอตามปกติโดยไม่มีสภาพอากาศแปรปรวนหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หากติดตั้งอย่างถูกต้อง แผงควรมีอายุการใช้งาน 25 ถึง 30 ปี ซึ่งเป็นช่วงมาตรฐานสำหรับการรับประกันประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบโมโนคริสตัลไลน์เป็นแผงโซลาร์เซลล์ทั้งสามประเภทที่ทนทานที่สุด ด้วยการบำรุงรักษาตามปกติและจำกัดการสัมผัสกับสภาพอากาศที่รุนแรง แผงโมโนคริสตัลไลน์สามารถทำงานต่อไปได้ แม้ว่าจะมีระดับเอาต์พุตที่ต่ำลงเรื่อยๆ นานถึง 50 ปี
ข้อเสียเปรียบหลักสองประการของพลังงานแสงอาทิตย์คือค่าใช้จ่ายล่วงหน้าและข้อจำกัดของขนาดบ้านและที่ตั้งของขนาดระบบ แม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์จะช่วยให้คุณประหยัดเงินได้ในระยะยาว การลงทุน—ทุกที่ตั้งแต่ 11,000 ถึง 50,000 ดอลลาร์—และอาจใช้เวลาหลายปีกว่าจะเริ่มเห็นผลตอบแทน การลงทุนนั้น
นอกจากนี้ พื้นที่หลังคาที่มีอยู่สามารถจำกัดขนาดของระบบสุริยะของบ้านได้อย่างมาก ซึ่งหมายความว่าเจ้าของบ้านที่ต้องการเปลี่ยนไปใช้พลังงานแสงอาทิตย์อาจต้องใช้ระบบที่ไม่ใหญ่พอที่จะตอบสนองความต้องการประจำวันของพวกเขาหรือละทิ้งแนวคิดทั้งหมด