ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์

ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์หมายถึงผลลัพธ์กำลังไฟฟ้าที่วัดได้ต่อหนี่งหน่วยพื้นที่หน้าตัด ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์สูง หมายถึงภายในหนึ่งพื้นที่ที่ทำการวัดค่าจะมีกำลังไฟฟ้ามาก ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงมากเท่าไรก็ยิ่งมีความคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ทั้งนี้ประสิทธิภาพของแผงโซล่าเซลล์ที่ได้จะมีตัวแปรอยู่หลายตัวด้วยกัน ได้แก่ ชนิดของโซล่าเซลล์ที่นำมาประกอบ โครงสร้างของแผง วัสดุส่วนประกอบแผง นอกจากนี้ยังรวมถึงการติดตั้งรับแสงอาทิตย์ของแผงโซล่าเซลล์อีกด้วย

ชนิดของโซล่าเซลล์ต่อประสิทธิภาพ

การเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของแผงโซล่าเซลล์โดยตรงคือการเลือกชนิดของเซลล์ที่มีประสิทธิภาพในการแปรเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูง เซลล์ชนิดนี้จะมีโครงสร้างที่พิเศษกว่าเซลล์ทั่วไปคือ ระหว่างโครงสร้างภายในจะมีหลายจังชั่นที่สามารถรับสเปคตัมหลายๆช่วงคลื่นสีพร้อมกันได้ จึงทำให้ได้กำลังไฟฟ้าสูงกว่าเซลล์ทั่วไป มีรายงานการทดสอบว่าเซลล์ชนิดนี้มีประสิทธิภาพถึง 40 เปอร์เซนต์เลยทีเดียว แน่นอนขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนจึงทำให้มีราคาสูงตามไปด้วย แต่เซลล์ชนิดนี้ก็เหมาะกับลักษณะงานที่มีพื้นที่จำกัดเช่นโซล่าเซลล์บนยานอวกาศหรือดาวเทียมเป็นต้น

สำหรับผู้ติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากแผงโซล่าเซลล์โดยทั่วไปมักจะคำนึงถึงเรื่องราคาต่อกำลังไฟฟ้า(Price/Watt) ที่แผงผลิตได้เป็นหลัก ดังนั้นจึงควรเลือกใช้แผงที่ผลิตจากเซลล์มาตรฐานซึ่งมีค่าประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 15-20 เปอร์เซนต์

วัสดุประกอบแผง

วัสดุที่นำมาประกอบแผงโซล่าเซลล์ เช่นกระจกก็มีผลต่อประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน กระจกที่ใช้จะต้องลดการสะท้อนของแสงให้น้อยที่สุดก่อนที่แสงจะผ่านไปถึงเซลล์ด้านใน

การยึดและการติดตั้งแผง

การยึดและติดตั้งแผงก็เป็นอีกหนึ่งตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ การติดตั้งแผงจะต้องคำนวนว่าแผงควรจะติดตั้งให้มีความชันจากพื้นกี่องศาและหันหน้าไปทางทิศใด(โดยทั่วไปจะติดตั้งให้ระนาบแผงโซลล่าเซลล์หันไปทางทิศใต้ โดยมีความชันประมาณ 15 องศาจากพื้นดิน) การยึดและติดตั้งแผงนั้นมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพโดยรวมของแผงหรือทั้งระบบ ถ้าติดตั้งไปผิดทิศหรือความชันแผงจากพื้นไม่ได้ กำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ก็จะลดลงไปอย่างมาก

อุณหภูมิที่มีผลต่อประสิทธิภาพ

อุณหภูมิของแผงโซล่าเซลล์ก็มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า ถ้าอุณหมิของแผงเพิ่มขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง ตามมาตรฐานจากผู้ผลิตแล้วแต่ละแผงโซล่าเซลล์จะมีการทดสอบประสิทธิของแผงก่อนที่จะนำมาจำหน่ายโดยผลทดสอบจะถูกติดเป็นฉลากแนบที่ติดมากับตัวแผง ในเรื่องของตัวแปรทางด้านอุณหภูมินี้ก็มีบอกอยู่บนฉลากด้วย เช่นถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส จะมีกำลังไฟฟ้า แรงดัน กระแสเปลี่ยนแปลงไปเท่าไร โดยทั่วไปแล้วโรงงานผู้ผลิตจะทดสอบแผงโซล่าเซลล์ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส แต่บางผู้ผลิตก็จะมีการทดสอบที่อุณหภูมิใช้งานจริงเช่น 45 องศาเซลเซียส ซึ่งจะบอก กำลังไฟฟ้า แรงดัน และกระแสมาบนฉลากเช่นเดียวกัน ดังนั้นการติดตั้งแผงโซล่าเซลล์บนพื้นที่ใช้งานจริง ต้องไม่ลืมที่จะคำนวนค่าต่างที่แปรเปลี่ยนตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตามไปด้วย

เงาบดบังแสง

นอกจากการติดตั้งแผงที่เหมาะสมแล้ว เงาที่บดบังแผงโซล่าเซลล์ในบางส่วนก็มีผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของทั้งระบบด้วย เพราะโดยส่วนมากแล้วระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงโซล่าเซลล์จะต่อวงจรเป็นแบบอนุกรมแผงโซล่าเซลล์เข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้แรงดันที่ออกแบบไว้ เมื่อมีเงาบางส่วนบดบังแสงของแผงโซล่าเซลล์เพียงแค่เพียงหนึ่งแผงก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในระบบหยุดไหลได้ ดังนั้นตลอดทั้งวันควรมั่นใจว่าการติดตั้งแผงจะไม่มีร่มเงามาบดบังการรับแสงของแผงโซล่าเซลล์

เครื่องควบคุมการชารจ์แบบเอ็มพีพีที (Maximum Power Point Tracking – MPPT)

มีอุปกรณ์พิเศษอยู่ตัวหนึ่งที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบโดยรวม นั้นคือเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีที โดยทั่วไประบบสแตนอโลนแบบมีเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาและแบตเตอรี่ต่ออยูในระบบด้วย แผงโซล่าเซลล์จะต้องผลิตแรงดันให้มากกว่าแรงดันขาเข้าของเครื่องควบคุมกระแส เมื่อต้องการชาร์จแบตเตอรี่ที่มีแรงดันต่ำ(แบตเตอรี่ใกล้หมด) แบตเตอรี่จะดึงแรงดันที่ผลิตจากแผงโซล่าเซลล์ให้ต่ำลงเพื่อทำการชาร์จกระแส แทนที่แผงโซล่าเซลล์จะผลิตแรงดันได้มากตามความเข้มแสงจากดวงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้กำลังไฟฟ้ามากตามไปด้วย แต่กลับต้องถูกแบตเตอรี่ดึงแรงดันให้ลดต่ำลง จึงทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลง จนต่อเมื่อการชาร์จแบตเตอรี่ใกล้เต็มเท่านั้น แผงโซล่าเซลล์จึงจะผลิตกำลังไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่(เพราะแบตเตอรี่ใกล้เต็มแรงดันในแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น)

ดังนั้นเครื่องควบคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีจึงได้ออกแบบมาแก้ข้อผิดพลาดตรงนี้ คือจะแบ่งแยกแรงดันที่ผลิตได้จากแผงโซล่าเซลล์กับแรงดันที่ใช้ในการชาร์จออกจากกัน จึงทำให้แรงดันที่ต่ำจากแบตที่ต้องการชาร์จจะไม่ดึงแรงดันจากแผงโซล่าเซลล์อีกต่อไป เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้จะปรับค่าแรงดันและกระแสที่ได้จากแผงโซล่าเซลล์ให้มีค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดแล้วนำไปชาร์จแบตเตอรี่ต่อไป ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบก็จะเพิ่มสูงขึ้น แต่เครื่องควมคุมการชาร์จแบบเอ็มพีพีทีนี้ จะมีราคาที่สูงกว่าเครื่องควบคุมการชาร์จแบบธรรมดาถ้าเป็นระบบที่ไม่ใหญ่มากควรคำนึงถึงความคุ้มค่าก่อนนำมาใช้งานด้วย