หลายท่านที่กำลังสนใจจะติดตั้ง แผงโซลาร์เซลล์ ไม่ว่าจะที่บ้าน ที่สำนักงาน หรือที่โรงงาน อาจจะกำลังสงสัยว่า จริงๆแล้ว แผงโซล่าเซลล์ มีกี่ชนิด แต่ละชนิดแตกต่างกันยังไง และชนิดไหนที่เหมาะสมกับท่านที่สุด ในบทความนี้ V E จะอธิบายชนิดของ แผงโซลาร์เซลล์ ล่าสุดในท้องตลาดสำหรับปี 2566 และนำเสนอสเปคของ แผงโซล่าเซลล์ ที่ผู้ผลิตได้มีการปรับปรุงจากปีก่อน เพื่อเป็นแนวทางการเลือกชนิดที่เหมาะที่สุดสำหรับท่าน
ก่อน แผงโซล่าเซลล์ จะพัฒนามาเป็นชนิด MonoPERC
เดิม เมื่อ 10 กว่าปีที่ผ่านมา ในยุคที่ประเทศไทยเริ่มต้นติดตั้งโซลาร์ฟาร์ม (แบบติดตั้งบนพื้นดิน) เพื่อผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าให้การไฟฟ้าฯ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิด crystalline silicon (c-Si) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ยังไม่เป็นที่นิยมใช้เนื่องจากสมัยนั้นยังมีต้นทุนที่สูง เมื่อเทียบกับชนิด thin film แต่ข้อเสียของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด thin film คือจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าชนิด crystalline silicon ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้พื้นที่มากกว่า เพื่อให้ได้กำลังการผลิต (kW) เทียบเท่ากับชนิด crystalline silicon
ท่านพอจะเห็นภาพแล้วหรือไม่ว่า สำหรับโครงการที่ติดตั้งบนหลังคา หรือโครการที่มีพื้นที่จำกัด ทำไม crystalline silicon ถึงได้เปรียบและเป็นที่นิยมใช้มากกว่า
เมื่อมีการพัฒนาประสิทธิภาพมากขึ้น รวมถึงต้นทุนที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง จึงเป็นจุดเริ่มต้นให้ เซลล์แสงอาทิตย์ ขนิด crystalline silicon เข้ามาทำตลาดแข่งกับชนิด thin film และครองตลาด แผงโซลาร์เซลล์ จนถึงปัจจุบัน
เซลล์แสงอาทิตย์ ขนิด crystalline silicon มีสองประเภท 1) polycrystalline และ 2) monocrystalline ในช่วงเริ่มต้นของยุค crystalline silicon ตลาดได้เลือกใช้ polycrystalline มากกว่า เนื่องจากมีราคาต้นทุนที่ต่ำกว่า monocrystalline เพราะว่ากรรมวิธีการผลิตในการทำให้เซลล์บริสุทธิ์ มีความซับซ้อนน้อยกว่า แต่ประสิทธิภาพ (จำนวนพื้นที่ที่ต้องใช้เทียบกับกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้) ก็น้อยกว่าเช่นเดียวกัน ต่อมาเมื่อผู้ผลิต แผงโซลาร์เซลล์ ไม่สามารถพัฒนาให้ polycrystalline เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้นรวมถึงราคา แผงโซล่าเซลล์ ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง จึงทำให้ตลาดหันมานิยมใช้ แผงโซลาร์เซลล์ ชนิด monocrystalline มากยิ่งขึ้น
ในเทคโนโลยีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ (photovoltaic) การพัฒนาประสิทธิภาพ ส่วนหนึ่งมาจากการพัฒนาส่วนผสมของเซลล์ให้สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ดีขึ้นเมื่อแสงกระทบบน แผงโซลาร์เซลล์ และอีกส่วนหนึ่งคือการพัฒนาวิธีการกักเก็บแสงให้ได้มากขึ้นเพื่อที่จะสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าให้ได้มากขึ้น เทคโนโลยี PERC คือการเพิ่มชั้นด้านหลังในเซลล์เพื่อให้แสงส่วนที่ยังไม่ได้ถูกดูดซับสะท้อนกลับเข้ามา เพิ่มปริมาณแสงที่เซลล์ดูดซับซึ่งจะเป็นการเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สามารถผลิตได้ ดังนั้น พอรวมสองเทคโนโลยีเข้าด้วยกันจะได้ monocrystalline PERC solar cell หรือที่เรียกสั้นๆว่า MonoPERC นี้เองที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ณ ปัจจุบัน
Image from Solar Power World.
แผงโซล่าเซลล์ ชนิด P-Type และ N-Type
ตั้งแต่ปลายปี 2565 หลายๆท่านที่กำลังสนใจจะติดตั้ง แผงโซลาร์เซลล์ อาจจะเริ่มได้ยินคำว่า N-Type มากขึ้น แล้วแผงชนิดนี้ ดียังไงมีคุณสมบัติพิเศษยังไง ตามที่ Solar Power World ได้อธิบายไว้ในบทความ เดิมก่อนที่ โซลาร์รูฟท็อป จะมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เซลล์แสงอาทิตย์มีความต้องการสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โดยเฉพาะ เซลล์แสงอาทิตย์ แบบ P-Type ที่มีคุณสมบัติสนทานต่อการแผ่รังสีและการเสื่อมสภาพในอวกาศ จึงไม่เป็นที่น่าแปลกใจทำไม แผงโซล่าเซลล์ ขนิด crystalline silicon ที่เราใช้กันอยู่ปัจจุบันเป็นแบบ P-Type ทั้งหมด เพราะเป็นการต่อยอดการพัฒนาจากการใช้งานในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
ข้อแตกต่างระหว่าง P-Type และ N-Type คือสารที่ใช้ในกระบวนการผลิต โดยส่วนใหญ่แล้วแผงชนิด P-Type จะใช้ boron ในกระบวนการผลิต ซึงจะมีอิเล็กตรอนน้อยว่า silicon 1 ตัว ทำให้ เซลล์แสงอาทิตย์ มีประจุไฟฟ้าบวก แผงชนิด N-Type จะใช้ phosphorus ที่มีอิเล็กตรอนมากว่า silicon 1 ตัว ทำให้ เซลล์แสงอาทิตย์ มีประจุไฟฟ้าลบ การใช้ phosphorus ในแผงชนิด N-Type ทำให้สามารถเลี่ยงปัญหาการเสื่อมสภาพของเซลล์แสงอาทิตย์จากปฏิกิริยาระหว่าง boron และ oxygen ซึ่งส่งผลให้แผงชนิด N-Type มีประสิทธิภาพที่สูงกว่า และเสื่อมสภาพช้ากว่า แผงชนิด P-Type
จะสังเกตได้จากการรับประกันผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิต แผงโซล่าเซลล์ ที่มีการปรับปรุงครั้งใหญ่ เดิมที่ได้รับประกันว่า แผงโซลาร์เซลล์ ในปีแรกจะเสื่อมไม่มากกว่า 2% และจะเสื่อมไม่มากกว่า 0.55% ในปีถัดๆไป ซึ่งในปีที่ 25 จะยังมีประสิทธิภาพคงเหลือไม่น้อยกว่า 84.8% ปรับปรุงใหม่เป็น ในปีแรกจะเสื่อมไม่มากกว่า 1% และจะเสื่อมไม่มากกว่า 0.40% ในปีถัดๆไป ซึ่งในปีที่ 30 จะยังมีประสิทธิภาพคงเหลือไม่น้อยกว่า 87.4% เป็นการขยายระยะเวลาการรับประกันจาก 25 เป็น 30 ปี และยังมีประสิทธิภาพคงเหลือมากกว่าชนิด P-Type ในปีที่ 30 อีกด้วย
ทางด้านผู้ผลิต แผงโซล่าเซลล์ อย่าง Jinko Solar ได้มีการยกเลิกการผลิตแผงชนิด P-Type แล้วใน Q1 2566 และราคาของแผงชนิด N-Type ปัจจุบันยังใกล้เคียงกับราคา P-Type แล้วใน Q4 2565 อีกด้วย
ประสิทธิภาพและกำลังการผลิตต่อแผง
ท่านเคยสงสัยหรือไม่ว่า ทำไม แผงโซลาร์เซลล์ หนึ่งแผงถึงมีกำลังการผลิตที่หลากหลาย เช่น 545Wp 570Wp 615Wp และหน่วย Wp แปลว่าอะไร แล้วค่า Wp ที่สูงกว่าของแผงย่อมดีกว่าหรือไม่ หน่วย W ย่อมาจาก Watt และ 1 Watt = 1 Joule per second (J/s) ซึ่งเป็นหน่วยที่อธิบายถึงอัตราการใช้พลังงานต่อวินาที ตัว p ที่ต่อท้ายย่อมาจากคำว่า peak ที่แปลว่าสูงสุด เมื่อรวมกันแล้ว เราจะได้หน่วย Watt-peak หรือค่ากำลังการผลิตสูงสุด แสดงว่า แผงโซล่าเซลล์ ที่ระบุว่ามีค่ากำลังการผลิตที่ 615Wp จะผลิตได้ 615Wp หรือน้อยกว่า ซึ่งปัจจัยหลักจะขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่กระทบบนแผงและอุณหภูมิของเซลล์ โดยปกติแล้วพิกัดกำลังการผลิตของแผงจะกำหนดจากค่ามาตรฐาน Standard Testing Condition (STC) ซึ่งกำหนดค่าแสงที่ 1,000 W/m2 อุณหภูมิเซลล์ที่ 25°C และความหนาของอากาศที่ 1.5 แต่ในสภาวะการผลิตไฟฟ้าจริงเวลาที่แผงถูกติดตั้งอยู่บนหลังคา อุณหภูมิเซลล์อาจจะขึ้นไปถึง 50°C – 60°C และอาจจะมีค่าปริมาณแสงที่ต่ำกว่า 1,000 W/m2 จึ่งเป็นที่มาว่าทำไมถึงผลิตไม่เท่ากับพิกัดกำลังการผลิตสูงสุด
| ขนาดกำลังการผลิตต่อแผง | 545 Wp | 570 Wp | 615 Wp |
| ชนิด | P-Type MonoPERC | N-Type MonoPERC | N-Type MonoPERC |
| จำนวนเซลล์ต่อแผง | 144 | 144 | 156 |
| ขนาดพื้นที่ (mm) | 2278 × 1134 | 2278 × 1134 | 2465 × 1134 |
| ขนาดพื้นที่ (m2) | 2.583 | 2.583 | 2.795 |
| ประสิทธิภาพ | 21.1% | 22.0% | 22.0% |
|---|---|---|---|
| Specific Production (kWh/kWp/ปี) | 1,468 | 1,542 | 1,542 |
ตามตารางเปรียบเทียบ จะสังเกตได้ว่า ถึงแม้ว่าแผงที่มีกำลังการผลิต (Wp) ที่สูงกว่า ก็ไม่ได้แปลว่าจะมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าเสมอไป แผงขนาด 570Wp กับ แผงขนาด 615Wp ข้อแตกต่างอยู่ที่จำนวนเซลล์แสงอาทิตย์ในแผง ซึ่งทำให้พื้นที่ของแผงกว้างกว่าเท่านั้น แต่ประสิทธิภาพเท่าเดิม เมื่อเทียบ 1-1 แล้วสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้เท่ากัน แต่แผงขนาด 545Wp และแผงขนาด 570Wp มีขนาดพื้นที่เท่ากันเพราะจำนวนเซลล์เท่ากัน แต่เพราะว่า 570Wp เป็นชนิด N-Type จึงทำให้ประสิทธิภาพสูงกว่า นอกจากจะใช้พื้นที่น้อยกว่าแล้ว เมื่อเทียบ 1-1 ยังจะสามารถผลิตได้มากกว่า 74 หน่วย/kWp/ปี
แผงโซล่าเซลล์ ชนิด MonoFacial หรือ Bifacial
แนวคิดที่จะให้ แผงโซล่าเซลล์ สามารถรับแสงได้ทั้งด้านหน้าและด้านหลังเพื่อเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่แผงสามารถผลิตได้ ไม่ใช่เรื่องใหม่ จริงๆแนวคิดนี้มีมานานแล้วและได้พัฒนาขึ้นมาเป็นผลิตภัณฑ์ในตลาดแล้ว (bifacial module) แล้วทำไมส่วนใหญ่แล้ว โครงการ โซลาร์รูฟท็อป จึงยังคงนิยมใช้แผงด้านเดียวอยู่ (monofacial)
Image from Jinko Solar.
แผงโซลาร์เซลล์ ชนิด bifacial จะมีราคาสูงกว่าชนิด monofacial ราวๆ 18% ถึงแม้ว่าแผง bifacial จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากกว่า (ประมาณ 19% กรณีพื้นที่แสงสะท้อนเป็นพื้นสีขาว และ 7-9% กรณีพื้นที่แสงสะท้อนเป็นพื้นทราย ปูน และหญ้า) แต่ปัจจัยในเรื่องของราคาและระยะเวลาการคืนทุนอาจจะเป็นหนึ่งเหตุผลที่ทำให้เจ้าของโครงการหลายท่านยังคงเลือกที่จะใช้แผง monofacial
ในกรณีที่เป็นการติดตั้งบนหลังคา ด้วยตัวโครงสร้างรองรับ แผงโซล่าเซลล์ บนหลังคาจะหลีกเลี่ยงไม่ได้เลยในเรื่องของเงาที่ทอดกลับเข้ามาทางด้านหลังของแผงจากตัวโครงสร้างเองที่บังแสง ก่อนให้เกิดเงาที่เรียกว่า partial shading ซึ่งแทนที่จะเพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ จะส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าของแผงลดลง ดังนั้น แผงชนิด bifacial ยังเหมาะแก่การติดตั้งลักษณะบนพื้นดิน (solar farm) และบนผิวน้ำ (solar floating) มากกว่า
ถึงแม้ว่าในลักษณะ solar farm เราจะสามารถเลือกได้ว่าจะใช้แผงชนิด monofacial หรือ bifacial แต่ถ้าเป็นลักษณะ solar floating ทางด้านผู้ผลิต แผงโซลาร์เซลล์ จะแนะนำให้เป็นชนิด bifacial เท่านั้น เหตุผลเพราะว่าด้านหลังของแผงชนิด bifacial จะเป็นการใช้กระจกเหมือนด้านหน้า เป็นลักษณะการใช้กระจกทั้งสองด้านประกบเข้าด้วยกันเพื่อให้แสงสามารถเข้าได้ทั้งสองด้าน ข้อดีของการใช้กระจกด้านหลังของแผงจะไม่เสื่อมสภาพจากความชื้นที่อยู่ใกล้ผิวน้ำ ซึ่ง backsheet ที่อยู่ด้านหลังของแผงชนิด monofacial จะเสื่อมสภาพเร็วกว่าในโครงการที่ติดตั้งบนผิวน้ำ
