۰ تا ۱۰۰ بازدهی پنل خورشیدی
پنل یا صفحه خورشیدی چیست؟
پنل یا صفحه خورشیدی از سوار کردن سلول های خورشیدی تشکیل می‌شود. این صفحات از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده‌اند که وظیفه‌ی آن‌ها تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی است. این صفحات با نام های فتوولتائیک (photo voltaic) یا سولار (solar) شناخته می‌شوند. سولار از چندین سلول خورشیدی تشکیل شده است، که هر کدام از لایه های سیلسکونی شامل؛ لایه های بور (برای تولید بار مثبت) و لایه‌های فسفری (برای تولید بار منفی) می‌شوند.
تاریخچه پیدایش پنل‌های خورشیدی
انرژی خورشیدی یک انرژی نوظهور و مربوط به دهه‌های اخیر نیست، بلکه در گذشته مردم از آن برای درست کردن آتش استفاده می‌کردند. استفاده از گرمای طبیعی خورشید در اتاق های مخصوص (حمام) از اختراع های اولیه دوران باستان است. آغاز داستان اختراع فناوری سلول خورشیدی به سال های ابتدای قرن نوزدهم برمی گردد. یکی از افرادی که توجه مردم جهان را جلب انرژی خورشیدی و پتانسیل هایش نمود، آلبرت اینشتین فیزیکدان مشهور آلمانی بود. این فیزیکدان در سال ۱۹۰۵ میلادی مقاله اثر فتوالکتریک و چگونگی حمل انرژی توسط نور را منتشر کرد. این مقاله در پذیرش بیشتر انرژی خورشیدی نقش کلیدی و مهم داشت.
۵ مرحله ساخت پنل خورشیدی
- در ابتدا باید تکه های از سیلیکون با مقدار مناسبی از بور در کوره مخصوص ذوب قرار دهند. در هنگام ذوب سیلیکون جامد حضور بور سبب تشکیل ترکیبات نیمه هادی نوع P، یا به عبارتی؛ تشکیل آرایش پتانسیلی مثبت می‌شود.
- بلافاصله پس از پر و بسته شدن کوره به صورت تدریجی دمای آن تا ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. در این هنگام باید یک تکه سیلیکون کریستال شده را در مواد ذوب شده ریخته تا بر خلاف جهت چرخش کوره حرکت کند. پس از آن مقدار کمی کریستال اضافه می‌کنیم تا شکل بلوری سیلیکون در آن تشکیل شود.
- زمانی که مرحله بلور سازی پایان یافت قطعه ی بلور باید به مدت زمان ۶۰ ساعت داخل کوره بماند. به تدریج دمای کوره تا ۱۵۰ درجه سانتی گراد کاهش می‌یابد. در این زمان تکه بلوری از کوره خارج شده و جهت هم عرض شدن کریستال ساخته شده ابتدا و انتهای آن بریده می شود. سپس کریستال هم عرض شده را به تکه های کوچک تقسیم می‌کنند. درآخر هر تکه را روی صفحه فولادی قرار می‌دهند و با استفاده از دستگاه های برش مخصوص هر یک از آن‌ها را برش می‌دهند، تا به شکل مربعی درآیند.
- در این مرحله قطعات مربعی را به ورقه‌های نازک با ضخامت ۴۰۰ میکرومتر برش می‌زنند. به این ورقه های نازک ویفر می گویند. بعد ویفرهای خاکستری را وارد اتاق تمیز (Clean room) می‌کنند تا پس از چندین مرحله فرآیند شیمیایی و گرمایی توسط عمل خوردگی شیمیایی تبدیل به سلول های آبی رنگ خورشیدی شوند. بعد از آن سلول‌های آبی رنگ را در کوره گذاشته و لایه بسیار نازکی از جنس فسفر روی آن ها قرار می‌دهند.
- سلول‌ها را در خلاء قرار داده و روی آن‌ها نیتریت سیلیکون ریخته که موجب تغییر رنگ سلول‌ها به آبی تیره می‌شود. در انتها مجموعه آماده شده را در فریمی آلومینیومی قرار می‌دهند و سطح رویی آن را با گلس می‌پوشانند. اکنون پنل خورشیدی یا فتوولتائیک آماده مصرف است.
عملکرد پنل خورشیدی چگونه است؟
پنل های خورشیدی انرژی گرمایی را دریافت و تبدیل به الکتریسیته می‌کنند. مدارهای الکتریکی با استفاده از این الکتریسیته شارژ می‌شوند. پنل، فوتون‌ها را جذب کرده و جریان الکتریکی را برقرار می کند. انرژی تولید شده توسط فوتون‌ها به الکترون‌ها توان خارج شدن از مدار اتمی و رها شدن در میدان الکتریکی بوجود آمده را می‌دهد. این میدان الکتریکی الکترون‌های آزاد را در جریان الکتریکی هدایت کرده که این جریان را با نام اثر فتوولتائیک می شناسند. همچنین با تولید کردن انرژی الکتریکی اضافی در طول روز در هنگام شب مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم خورشیدی جریان مستقیم برق را بوسیله کنترل کننده شارژ به بانک باتری می فرستد.
تولید انرژی پاک و ارزان با استفاده از پنل خورشیدی
- هنگام استفاده از پنل خورشیدی از تجهیزات آف گرید که برای به کارگیری آن‌ها احتیاجی به جریان برق نیست استفاده می‌شود.
- در پنل خورشیدی، احتیاجی به صرف هزینه های سنگین کابل کشی و نصب کابل نیست. این وسیله در صورت نگهداری درست به مدت سه دهه توان تولید انرژی دارد.
- تغذیه پنل خورشیدی از انرژی‌های پاک و تجدید پذیر است.
- اگر انرژی تولیدی بیشتر از انرژی مصرفی پنل باشد، انرژی اضافی آن قابل فروش است.
- این پنل باعث کاهش هزینه‌های برق می شود.
- پنل خورشیدی تغییرات آب و هوایی و کربن در کره زمین را کاهش می‌دهد.
نکات منفی استفاده از پنل خورشیدی
- باعث ایجاد آلودگی (گازهای گلخانه ای) در هنگام نصب و انتقال می‌شود. همچنین بعضی از موادی که در سامانه ی فتوولتائیک استفاده می‌شوند، سمی هستند.
- هزینه اولیه نصب بسیار بالا است، زیرا مصرف کننده مجبور به پرداخت کل هزینه بسته است.
- استفاده از انرژی خورشیدی نیازمند نور خورشید است، بر این اساس اگر هوا ابری باشد امکان تولید برق وجود ندارد.
آشنایی با انواع پنل خورشیدی
- مونو کریستال سیلیکونی (Mono crystal)
- پلی کریستال سیلیکونی (Poly crystal)
- تین فیلم یا فیلم نازک (Thin Film)
پنل مونو کریستال سیلیکونی (Mono crystal)
مونو به معنای تک است. سلول‌های مونو کریستالی (Mono crystalline solar) از یک کریستال سیلیکونی خالص ساخته می شوند. نام دیگر این صفحات سیلیکونی، تک کریستالی است. شکل این صفحات گرد است و میله های کریستال سیلیکونی در سراسر ماژول خورشیدی شکلی استوانه ای دارند.
مزایای پنل خورشیدی مونو کریستال چیست؟
- صفحات خورشیدی مونوکریستالی ۱۵ تا ۲۰ درصد بازده انرژی دارند.
- فتوولتائیک مونو کریستالی به حداقل فضا نیاز دارد و سطح کوچکی روی بام را می گیرد.
- عمر آن‌ها به طور میانگین ۲۵ سال است.
- در شرایط نوری یکسان این صفحات نسبت به صفحات پلی کریستالی کارایی بهتری دارند.
- پنل خورشیدی مونو کریستال عموماََ در دسترس است و از محبوب ترین فناوری‌ها محسوب می‌شود.
معایب پنل خورشیدی مونوکریستال:
- این صفحات خورشیدی مونوکریستالی هزینه بالایی دارند.
- چون این صفحات از کریستال‌های سیلیکونی ساخته شده اند، هنگامی که قسمتی از مساحت این صفحات با خاک، برف یا سایه گرفته شود، امکان قطع کل مدار فتو ولتائیک وجود دارد.
- مقدار زیادی از سیلیکون در این فناوری هدر می‌رود.
ساختار پلی کریستال سیلیکونی (Poly crystal) چگونه است؟
پلی به معنای چند است. این سلول‌های خورشیدی از چند کریستال سیلیکونی مختلف و خالص ساخته شده اند و راست گوشه هستند. این سلول‌ها به سیلیکون کمتری نسبت به صفحات مونوکریستالی نیاز دارند که باعث هزینه‌ی کمتر می‌شود. این سلول را با نام‌های پلی سیلیکون و سیلیکون مولتی کریستال هم می‌شناسند. این نوع پنل خورشیدی برای اولین بار در سال ۱۹۸۳ به بازار ارائه شد.
مزایای پنل خورشیدی پلی کریستال:
- مراحل تولید سیلیکون پلی کریستالی ساده و کم هزینه است.
- این پنل فضای کمتری در بام می گیرد.
- بازدهی خوبی دارد.
- دسترسی و جابه جایی این پنل آسان است.
۲ ایراد اصلی این نوع پنل خورشیدی:
- این صفحه نسبت به صفحات خورشیدی مونو کریستالی و فیلم نازک از زیبایی کمتری برخوردار است و ظاهر و رنگی غیر یکنواخت دارد.
- صفحه خورشیدی پلی کریستال نسبت به صفحه‌ی خورشیدی مونوکریستالی هم سطح ماژول‌های فتوولتائیک برق کمتری تولید می‌کند.
سلول‌های خورشیدی فیلم نازک (TFSC یا TFPV)
این سلول‌ها را با نام‌های فتوولتائیک فیلم نازک (Photo voltaic cells Thin Film) یا ماژول های PV آمورف می‌شناسند. این سلول‌ها دومین نسل پنل‌های خورشیدی هستند که از درآمیختن یک یا چند لایه نازک مواد PV یا فیلم نازک (TF) روی یک لایه فلز، پلاستیک، شیشه و غیره ساخته می‌شوند.
مزایای سلول خورشیدی فیلم نازک:
- مقاومت دمایی بالا و تاثیر کمتر سایه روی آن ها
- ظاهر جذاب و یکنواخت صفحات برای زیباسازی
- قیمت ارزان در مقایسه با سایر صفحات خورشیدی
نکات منفی این نوع پنل خورشیدی:
- نامناسب برای ساختمان‌های مسکونی
- طول عمر کمتر این صفحات نسبت به صفحات خورشیدی پلی کریستال و مونو کریستال
تفاوت پنل خورشیدی با صفحه ی خورشیدی چیست؟
از نظر کارایی تفاوتی ندارند. یک ماژول خورشیدی (PV module) از تعدادی سلول خورشیدی (PV cell) در کنار هم تشکیل شده است. درحالی‌که یک صفحه ی خورشیدی از تعدادی ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم ساخته شده است. صفحات خورشیدی در کاربردهای بزرگ از ردیف‌های زیادی صفحه خورشیدی کنار هم تشکیل شده اند و یک سری خورشیدی (PV Array) را تشکیل می‌دهند.
بهترین روش نگهداری از پنل خورشیدی
نگهداری نادرست از پنل های خورشیدی باعث کاهش مقدار انرژی تولیدی آن‌ها می‌شود. با توجه به این موضوع مراقبت از آن‌ها دارای اهمیت زیادی است. می‌توان از وسایل تمیز کننده پنجره‌های اتومبیل یا خانه برا تمیز کردن آن‌ها استفاده کرد. پنل‌ها به طور منظم احتیاج به رسیدگی دارند و نباید گرد و غبار به مدت طولانی روی آن‌ها بماند.
پنل خورشیدی چه کاربردهایی دارد؟
- گرم کردن خانه
- گرم کردن آب استخر
- خشک کن خورشیدی
- آب شیرین کن خورشیدی
- تامین کردن آب گرم مصرفی
- تولید انرژی برق برای ساختمان
- تامین روشنایی فضا
عمر پنل خورشیدی چقدر است؟
طول عمر پنل های خورشیدی بالا است. سازنده‌ی آن‌ها معمولاََ طول عمر را به صورت نموداری در دیتاشیت (دفترچه ی راهنما) ذکر می‌کنند. امروزه پنل های خورشیدی ده سال ضمانت کالا دارند و تا ۲۵ سال کیفیت تولید الکتریسیته آن ها بسیار مساعد است.
تولید برق در پنل خورشیدی به چه صورت است؟
مقدار برق تولید شده در پنل خورشیدی به ۳ عامل بستگی دارد:
- اندازه پنل خورشیدی: پنل های خورشیدی را با توجه به خروجی مورد نیاز، در اندازه و ابعاد مختلف تولید می‌کنند. به طور معمول پنل‌هایی که در نیروگاه‌ها ساخته می شوند ۶۰ یا ۷۲ سلول خورشیدی دارند. مقدار انرژی الکتریکی تولید شده توسط یک پنل خورشیدی مستقیماََ با تعداد سلول های قرار گرفته در کنار یکدیگر ارتباط دارد به همین دلیل ابعاد پنل های خورشیدی اهمیت زیادی دارد.
- راندمان پنل خورشیدی: مقدار انرژی الکتریکی تولید شده به وسیله انرزی خورشید را راندمان پنل خورشیدی گویند. در حال حاضر با ثابت ماندن ابعاد پنل های خورشیدی راندمان آن‌ها تا ۲۰ درصد افزایش می‌بابد.
- میزان نور
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!
