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
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์คือการวัดปริมาณแสงแดด (การฉายรังสี) ที่ตกลงบนพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์และถูกแปลงเป็นไฟฟ้า เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทำให้ประสิทธิภาพการแปลงแผงโดยเฉลี่ยเพิ่มขึ้นจาก 15% เป็นมากกว่า 20% ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมากนี้ส่งผลให้กำลังผลิตไฟฟ้าของแผงขนาดมาตรฐานเพิ่มขึ้นจาก 250W เป็น 370W
ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์แบ่งเป็น 2 แบบ แบบแรกคือประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์เดี่ยวๆ ซึ่งประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ (PV cell) ขึ้นอยู่กับการออกแบบชนิดของเซลล์และประเภทซิลิกอน และ ประสิทธิภาพแบบที่สองคือประสิทธิภาพโดยรวมของแผงเมื่อนำเซลล์แสงอาทิตย์ประกอบเป็นแผง (PV module, Photovoltaic module) ซึ่งประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับวิธีการการจัดวางเซลล์แสงอาทิตย์ การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ และขนาดแผง
ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ (PV cell)
ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างเซลล์และวัสดุซิลิกอนพื้นฐานที่ใช้ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นประเภท P หรือ N ประสิทธิภาพเซลล์คำนวณออกมาเป็น Fill Factor (FF) ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงสุดของเซลล์แสงอาทิตย์ในสภาวะการทำงานที่แรงดันและกระแสไฟเหมาะสมที่สุด
การออกแบบเซลล์เป็นอีกปัจจัยสำคัญต่อประสิทธิภาพเซลล์แสงอาทิตย์ เทคนิคการออกแบบเซลล์ที่เป็นที่นิยมกันในปัจจุบัน ได้แก่ multiple busbars (MBB) และ passivation type (PERC) โดยปัจจุบัน เซลล์ชนิด Interdigitated Back Contact cells (IBC) เป็นเซลล์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด (20-22%) เนื่องจากมีเซลล์ซิลิกอนชนิด N ที่มีความบริสุทธิ์สูง และไม่มีการสูญเสียจากเงาของบัสบาร์ อย่างไรก็ตาม เซลล์ PERC แบบโมโนล่าสุดที่มีเทคโนโลยี MBB และเซลล์ heterojunction (HJT) ล่าสุดก็มีประสิทธิภาพในระดับที่สูงกว่า 20% แล้วเช่นกัน
ประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ (PV module)
ประสิทธิภาพโดยรวมของแผงจะถูกวัดภายใต้สภาวะการทดสอบมาตรฐาน (Standard Test Condition: STC) โดยอิงจากอุณหภูมิของเซลล์ 25 °C การฉายรังสีแสงอาทิตย์ 1000W/m2 และมวลอากาศ 1.5 ประสิทธิภาพ (%) ของแผงคำนวณจากระดับพลังงานสูงสุด (W) ที่ STC หารด้วยพื้นที่แผงทั้งหมดเป็นเมตร
ประสิทธิภาพของแผงโดยรวมอาจได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย ได้แก่ อุณหภูมิ ระดับการฉายรังสี ชนิดเซลล์ และการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ ซึ่งแม้แต่สีของแผ่นป้องกันด้านหลังก็สามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพได้ แผ่นรองหลังสีดำอาจดูสวยงามกว่า แต่จะดูดซับความร้อนได้มากกว่า ส่งผลให้อุณหภูมิของเซลล์สูงขึ้น ซึ่งเพิ่มความต้านทาน ซึ่งจะลดประสิทธิภาพการแปลงโดยรวมลงเล็กน้อย
แผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด 10 อันดับแรก *
ปี 2564 เราได้เห็นผู้ผลิตจำนวนมากขึ้นที่ปล่อยแผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้เซลล์ HJT ชนิด N-type ความบริสุทธิ์สูง และเป็นครั้งแรกที่ประสิทธิภาพของแผง 10 อันดับแรก มีค่ามากกว่า 21% โดย แผง solar cell ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด เป็นของ sunpower ซึ่งในปัจจุบันมีประสิทธิภาพอยู่ที่ 22.8% โดยใช้เทคโนโลยีแบบ N-type IBC นอกจากที่ประสิทธิภาพสูงแล้ว แผนที่ใช้เทคโนโลยีนี้จะมีอายุการใช้งานที่นานกว่า และ อัตราการเสื่อมสภาพที่ต่ำกว่าอีกด้วย ถึงแม้ว่าแผงแบบ N-type IBC จะมีข้อดีมากมายแต่ปัจจุบัน ราคายังแพงมาก ดังนั้นมันจึงเหมาะกับสถานที่ที่มีพื้นที่ติดตั้งจำกัด