ปัญหาฝุ่นสะสมบนแผงโซลาร์เซลล์

ทุกท่านทราบไหมครับ ว่าเเหนึ่งในปัญหาหลักที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์คือการสะสมของฝุ่นละออง ฝุ่นที่เกาะบนพื้นผิวของแผงสามารถลดปริมาณแสงที่เข้าสู่เซลล์แสงอาทิตย์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลง ปัญหานี้รุนแรงขึ้นในพื้นที่ที่มีสภาพอากาศแห้งหรือฝุ่นละอองมาก เช่น เขตทะเลทรายหรือเมืองที่มีมลภาวะสูงในหลายพื้นที่ของประเทศไทยบ้านเรา

ด้วยปัญหาที่นี้จึงมีการศึกษาที่พบว่า แผงโซลาร์เซลล์ที่ไม่ได้รับการทำความสะอาดเป็นเวลานาน อาจสูญเสียประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลงถึง 10-15% และในบางกรณีอาจสูงถึง 25% ขึ้นอยู่กับระดับของฝุ่นที่สะสม 

Anti-Dust Solar Panels คืออะไร ? และหลักการทำงานของมันคืออะไร ?

Anti-Dust Solar Panels คือ แผงโซลาร์เซลล์ที่ได้รับการออกแบบให้มีคุณสมบัติพิเศษในการลดการสะสมของฝุ่น ซึ่งเป็นปัญหาหลักที่ทำให้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าลดลง โดยเทคโนโลยีนี้ใช้หลักการเดียวกันกับ Self-Cleaning Effect ซึ่งพัฒนามาจากเทคโนโลยีที่ใช้กับกระจกกันฝุ่นและพื้นผิวอาคารอัจฉริยะ โดยเน้นการใช้  Hydrophobic Coating หรือสารเคลือบที่มีคุณสมบัติไล่น้ำ ทำให้ฝุ่นไม่สามารถเกาะติดแน่นกับพื้นผิวของแผง อีกทั้งยังช่วยให้ฝุ่นสามารถถูกชะล้างออกได้ง่ายเมื่อมีฝนตก หรือเพียงแค่มีแรงลมกระทบเบาๆ

หลักการทำงานของแผง Anti-Dust Solar Panels ยังสามารถใช้เทคโนโลยี Electrostatic Dust Repelling ซึ่งเป็นระบบป้องกันฝุ่นด้วยไฟฟ้าสถิต ทำให้ฝุ่นไม่สามารถเกาะติดกับพื้นผิวของแผงได้โดยการใช้สนามไฟฟ้าอ่อนที่ทำให้ฝุ่นหลุดออกโดยอัตโนมัติ เทคโนโลยีนี้ถูกพัฒนาต่อยอดจากการใช้งานในอุตสาหกรรมอวกาศและเครื่องมือทางการแพทย์ที่ต้องการพื้นผิวที่สะอาดตลอดเวลา

นอกจากนี้ บางรุ่นยังใช้สารนาโนหรือวัสดุพิเศษ เช่น  TiO2 (Titanium Dioxide) Photocatalytic Coating ซึ่งเป็นสารเคลือบที่สามารถทำปฏิกิริยากับแสงแดดเพื่อย่อยสลายฝุ่นและสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวโดยอัตโนมัติ เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยลดภาระการทำความสะอาดแผง ลดต้นทุนการบำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานได้ยาวนานขึ้น

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของ Anti-Dust Modules กับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป

เพื่อลดปัญหานี้ เราขอยกตัวอย่างบริษัท LONGi ที่ได้พัฒนาเทคโนโลยี Anti-Dust Modules ซึ่งใช้การออกแบบพื้นผิวแบบพิเศษและวัสดุที่ช่วยลดการยึดเกาะของฝุ่น ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า self-cleaning effect โดยใช้การออกแบบพื้นผิวและวัสดุพิเศษที่ลดแรงดึงดูดระหว่างฝุ่นกับแผงโซลาร์เซลล์ นอกจากนี้ยังอาจใช้เทคโนโลยีสารเคลือบไฮโดรโฟบิก (Hydrophobic Coating) หรือสารนาโนที่สามารถช่วยให้น้ำฝนชะล้างฝุ่นออกจากพื้นผิวแผงได้ง่ายขึ้น เทคโนโลยีนี้ยังมีความสามารถในการลดอุณหภูมิพื้นผิวของแผง และช่วยยืดอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ การเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่าง Anti-Dust Modules และแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป พบว่ามีความแตกต่างอย่างชัดเจน โดยผลการทดสอบจากสถาบันพลังงานแสงอาทิตย์แห่งชาติ (National Renewable Energy Laboratory – NREL) และการวิจัยของ LONGi Solar ระบุว่า

• แผง Anti-Dust สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าเฉลี่ย 2.6% และสูงสุดถึง 10.18% เมื่อเทียบกับแผงแบบทั่วไป
• มีอุณหภูมิการทำงานที่ต่ำลงเฉลี่ย 8.26% ส่งผลให้ลดความเสื่อมสภาพของเซลล์และยืดอายุการใช้งาน
• เมื่อเปรียบเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปซึ่งมีอัตราการเสื่อมสภาพในปีแรกประมาณ 1.5-2% และลดลงเหลือ 0.5-0.7% ต่อปี แผง Anti-Dust Modules มีอัตราการเสื่อมสภาพที่ต่ำกว่า โดยอยู่ที่ 1% ในปีแรก และ 0.35% ต่อปี หลังจากนั้น ซึ่งหมายความว่าในช่วงระยะเวลา 30 ปี แผง Anti-Dust จะสามารถรักษาประสิทธิภาพได้สูงกว่าแผงธรรมดาประมาณ 5-7%
• ปรับปรุงการทำงานของแผงในสภาวะแวดล้อมที่มีฝุ่นสูง ทำให้แผงสามารถรักษาประสิทธิภาพได้ดีขึ้นในระยะยาว

ขอบคุณรูปจาก : LONGI

นอกจากนี้ จากการเปรียบเทียบต้นทุนการบำรุงรักษา พบว่าเทคโนโลยี Anti-Dust Modules สามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาแผงโซลาร์เซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง โดยลดความจำเป็นในการล้างแผงบ่อยครั้ง ส่งผลให้ลดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานและน้ำได้ถึง 50-60% เมื่อเทียบกับแผงทั่วไป โดยช่วยลดค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดได้ถึง 50% เนื่องจากลดความถี่ในการล้างแผงจากเดือนละครั้งเป็นทุกๆ 3-6 เดือน ลดความจำเป็นในการล้างแผงบ่อยครั้ง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งในพื้นที่ที่เข้าถึงยากหรือมีข้อจำกัดด้านน้ำ เช่น พื้นที่ทะเลทรายและบริเวณภูเขา เช่น โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ในเขตร้อนชื้น บริเวณทะเลทราย หรือพื้นที่ที่มีลมพัดพาฝุ่นอยู่เป็นประจำ นอกจากนี้ยังช่วยลดต้นทุนในการบำรุงรักษาและทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกด้วย

ฟังก์ชัน Anti-Shading ของ LONGi วิธีลดความสูญเสียพลังงานจากเงาบัง

ผลกระทบของเงาบังต่อแผงโซลาร์เซลล์

อีกหนึ่งปัญหาที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์คือ เงาบัง (Shading) ไม่ว่าจะมาจากต้นไม้ อาคาร หรือสิ่งกีดขวางอื่น ๆ การที่แสงแดดถูกบังแม้เพียงบางส่วนของแผง อาจทำให้ประสิทธิภาพของแผงทั้งหมดลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

โดยทั่วไป เมื่อเซลล์หนึ่งถูกเงาบัง อาจทำให้เกิด “hot spot” ซึ่งเป็นบริเวณที่ความร้อนสะสมมากขึ้น ส่งผลให้เกิดการเสื่อมสภาพของแผงในระยะยาว และอาจนำไปสู่ความเสียหายที่รุนแรงขึ้น

เทคโนโลยี Anti-Shading ใน HPBC 2.0

เพื่อลดผลกระทบจากเงาบัง LONGi ได้พัฒนาเทคโนโลยี HPBC 2.0 ซึ่งมีฟังก์ชัน Soft Breakdown Design โดยมีจุดเด่นดังนี้:

• ลดการสูญเสียพลังงานจากเงาบังได้ 70% เมื่อเทียบกับโมดูลแบบดั้งเดิม
• ใช้โครงสร้าง 0BB (Zero Busbar) ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่รับแสงและลดการสูญเสียพลังงาน
• เพิ่มอัตราการผลิตไฟฟ้าโดยรวม ทำให้เหมาะสำหรับโครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดเงาบัง เช่น บนหลังคาอาคาร หรือในเมืองที่มีตึกสูงมากมาย

การทดสอบพบว่าแผง HPBC 2.0 มีความสามารถในการลดผลกระทบจากเงาบังได้มากกว่าแผงแบบ TOPCon และ HJT ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่องแม้ในสภาวะที่มีเงาบังบางส่วน

นวัตกรรมใกล้เคียงจากแบรนด์อื่น ๆ

แม้ว่า LONGi จะเป็นผู้นำในเทคโนโลยี Anti-Dust Modules และ Anti-Shading HPBC 2.0 แต่ก็มีบริษัทอื่น ๆ ที่พัฒนาเทคโนโลยีที่คล้ายกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโซลาร์เซลล์ ดังนี้:

1. Trina Solar – เทคโนโลยี Duomax Twin

• ใช้กระจกสองชั้นเพื่อลดการสะสมของฝุ่นและช่วยให้แผงทำความสะอาดตัวเองง่ายขึ้น
• มีฟังก์ชัน Split Cell ที่ช่วยลดผลกระทบจากเงาบัง เพิ่มประสิทธิภาพของแผงในพื้นที่ที่มีอาคารสูงหรือต้นไม้บดบัง

2. Jinko Solar – เทคโนโลยี Swan Bifacial Module

• ใช้กระจกที่เคลือบสารนาโนแบบพิเศษช่วยลดการเกาะตัวของฝุ่น
• ออกแบบมาให้สามารถสะท้อนแสงกลับไปยังเซลล์โซลาร์ด้านหลัง เพิ่มกำลังผลิตไฟฟ้า

3. Canadian Solar – เทคโนโลยี BiKu Bifacial Module

• ใช้กระจกที่มีคุณสมบัติ Anti-Reflective และ Self-Cleaning ลดฝุ่นสะสม
• มีโครงสร้าง PERC Cell Technology ที่ช่วยลดผลกระทบจากเงาบัง

4. First Solar – เทคโนโลยี Thin-Film Cadmium Telluride (CdTe) Panels

• ใช้ชั้นฟิล์มบางที่มีคุณสมบัติพิเศษในการลดการเกาะตัวของฝุ่น
• ทนต่อเงาบังได้ดีเนื่องจากสามารถทำงานได้แม้ในสภาพแสงน้อย

5. SunPower – เทคโนโลยี Maxeon Solar Cells

• ใช้เซลล์ที่มีโครงสร้างแบบ Back-Contact ลดผลกระทบจากเงาบัง
• ใช้วัสดุที่ช่วยลดการเกาะตัวของฝุ่นและสิ่งสกปรก

เทคโนโลยีเหล่านี้เป็นตัวอย่างของนวัตกรรมที่พัฒนาโดยแบรนด์ต่าง ๆ ซึ่งช่วยให้โซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและสามารถทำงานได้ดีในทุกสภาวะแวดล้อม

เทคโนโลยี Anti-Dust Modules และ Anti-Shading HPBC 2.0 ของ LONGi เป็นนวัตกรรมสำคัญที่ช่วยแก้ไขปัญหาสำคัญของโซลาร์เซลล์ ได้แก่ ฝุ่นสะสมและเงาบัง ซึ่งเป็นอุปสรรคหลักในการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์

• Anti-Dust Modules ช่วยลดปัญหาฝุ่นสะสม ทำให้แผงผลิตไฟฟ้าได้เต็มประสิทธิภาพยาวนานขึ้น
• Anti-Shading Function ใน HPBC 2.0 ลดความสูญเสียพลังงานจากเงาบัง และช่วยให้แผงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในสภาวะที่แสงแดดถูกบังบางส่วน

เทคโนโลยีเหล่านี้จะเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นทางเลือกที่คุ้มค่ามากขึ้นสำหรับการผลิตไฟฟ้าในทุกพื้นที่ทั่วโลก

ขอบคุณข้อมูลบางส่วนจากเวที TechStage ภายในงาน Intelligent Asia Thailand 2025