สงสัยมานาน แผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาบ้านเพื่อนบ้านทำงานยังไง? วันนี้เราจะมาไขความลับแบบเข้าใจง่าย พร้อมเปิดโลกการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ที่คุณอาจไม่เคยรู้มาก่อน!
จริงๆ แล้ว หลักการผลิตไฟฟ้าของแผงโซลาร์เซลล์ไม่ได้ซับซ้อนอย่างที่คิดครับ หัวใจหลักของมันคือสิ่งที่เรียกว่า 'เซลล์แสงอาทิตย์' (Solar Cell) ซึ่งมักจะทำมาจากสารกึ่งตัวนำอย่าง 'ซิลิคอน' นี่แหละครับ
ปรากฏการณ์มหัศจรรย์: 'โฟโตโวลตาอิก' (Photovoltaic Effect)
ชื่ออาจจะฟังดูหรูหรา แต่จริงๆ มันคือปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่อแสงแดด (โฟตอน) ตกกระทบกับสารกึ่งตัวนำในเซลล์แสงอาทิตย์ครับ
แสงแดด = พลังงาน: แสงแดดที่เราเห็นทุกวันเนี่ย จริงๆ แล้วประกอบไปด้วยอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่า 'โฟตอน' ซึ่งมีพลังงานแฝงอยู่
เซลล์แสงอาทิตย์ = ตัวรับพลังงาน: แผงโซลาร์เซลล์ที่เราเห็นกันเนี่ย ประกอบไปด้วยเซลล์แสงอาทิตย์เล็กๆ หลายๆ เซลล์เรียงต่อกัน เซลล์พวกนี้ถูกออกแบบมาให้ดูดซับพลังงานจากโฟตอนได้ดี
เมื่อโฟตอนชนอะตอม: เมื่อโฟตอนจากแสงแดดวิ่งเข้ามาชนกับอะตอมของซิลิคอนในเซลล์แสงอาทิตย์ มันจะถ่ายเทพลังงานให้กับอิเล็กตรอน ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจร
อิเล็กตรอนที่วิ่งพล่าน = กระแสไฟฟ้า: เซลล์แสงอาทิตย์ถูกออกแบบมาให้มีโครงสร้างพิเศษที่บังคับให้อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาเนี่ย วิ่งไปในทิศทางเดียวกัน เกิดเป็นการไหลของประจุไฟฟ้า ซึ่งก็คือ 'กระแสไฟฟ้าตรง' (DC) นั่นเองครับ!
พูดง่ายๆ ก็คือ แผงโซลาร์เซลล์ทำหน้าที่เหมือน 'ตัวแปลง' พลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงนั่นเองครับ
จาก DC สู่ AC: อินเวอร์เตอร์ ตัวช่วยสำคัญ
ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่ผลิตได้จากแผงโซลาร์เซลล์นั้น ยังไม่สามารถนำไปใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในบ้านเราได้โดยตรงครับ เพราะเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ในบ้านเราใช้ 'ไฟฟ้ากระแสสลับ' (AC)
ตรงนี้เองครับที่ 'อินเวอร์เตอร์' (Inverter) เข้ามามีบทบาทสำคัญ อินเวอร์เตอร์เปรียบเสมือน 'สมอง' ของระบบโซลาร์เซลล์ ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ที่ได้จากแผง มาเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่มีแรงดันและความถี่เหมาะสมกับการใช้งานในบ้านเราครับ
สรุปง่ายๆ คือ:
แผงโซลาร์เซลล์: รับแสงแดด แปลงเป็นไฟฟ้า DC
อินเวอร์เตอร์: แปลงไฟฟ้า DC จากแผง เป็นไฟฟ้า AC สำหรับใช้ในบ้าน