پنل خورشیدی چیست و چگونه کار میکند؟

پنل خورشیدی یا صفحه ی خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی به وجود می‌آید. کار این پنل ها این است که صفحه‌های خورشیدی انرژی و نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته می شوند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته نام برده می شود.

پنل های خورشیدی انرژی تجدید پذیر را میگیرند و به الکتریسیته تبدیل میکنند، که با استفاده از این الکتریسیته میتوان مدارهای الکتریکی را شارژ کرد. این پنل ها شامل چندین سلول خورشیدی اند که هر کدام از لایه های سیلیکونی، لایه های فسفری (برای تولید بار منفی) و لایه های بور ( برای تولید بار مثبت) تشکیل شده اند. اطلاع از دانستنیهای روز دنیا از فن آوری رایانه میتواند به گسترش تولید داخلی کمک کند. دانستن اطلاعات ارزشمند از علم روز باعث موفقیت در زندگی خواهد بود.

چگونگی عملکرد پنل‌های خورشیدی

پنل‌های خورشیدی از مجموعه‌ای از سلول‌های خورشیدی تشکیل شده‌اند که به نام فتوولتائیک نیز شناخته می‌شوند. این سلول‌های خورشیدی معمولاً از موادی مثل سیلیکون ساخته می‌شوند که ویژگی‌های نیمه‌رساناها را دارند. هر پنل خورشیدی دارای چندین سلول خورشیدی است که به صورت موازی در آن قرار می‌گیرند.

این پنل‌ها قادر به جذب فوتون‌ها (ذرات نوری) از نور خورشید هستند و این جذب باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود. در واقع، انرژی نور تبدیل به انرژی الکترونی می‌شود و الکترون‌ها از مدارهای اتمی جدا می‌شوند و در میدان الکتریکی که توسط سلول‌های خورشیدی ایجاد شده است، حرکت می‌کنند. این میدان الکتریکی باعث ایجاد جریان الکتریکی در مدار می‌شود که این پدیده به نام اثر فتوولتائیک معروف است.

برای تأمین انرژی برق مورد نیاز، سطح خورشیدی مورد نیاز باید به مساحت کافی رسیده و به سمت خورشید متمایل شود تا بیشترین مقدار نور را جذب کند. این انرژی الکتریکی تولید شده به صورت مستقیم برای تأمین برق در خانه یا سایر مصارف استفاده می‌شود. همچنین، این پنل‌ها در طول روز توانایی تولید انرژی اضافی را نیز دارند که می‌تواند در شب مورد استفاده قرار گیرد.

با استفاده از سیستم‌های کنتور، صاحبان پنل‌های خورشیدی می‌توانند در صورتی که سیستم تولید انرژی بیشتری از نیاز خانه داشته باشد، انرژی اضافی تولید کرده و به شبکه برق فروخته یا به طور مستقیم استفاده کنند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به عنوان تولیدکننده‌های انرژی عمل کرده و همزمان از منابع درآمدی جدید نیز بهره‌برداری کنند.

اندازه‌گیری شدت تابش خورشیدی

برای اندازه‌گیری شدت تابش خورشیدی، از یک دستگاه به نام آفتاب‌سنج یا پیرانومتر (Pyranometer) استفاده می‌شود. حسگرهای این دستگاه از نوع فتودیودهای سیلیکونی هستند که توانایی اندازه‌گیری تابش خورشیدی وارد بر یک متر مربع را با دقت 1 وات دارند. داده‌های به‌دست‌آمده توسط این دستگاه در خود ذخیره می‌شوند و به تحلیل‌گران انرژی اطلاعات مفیدی را ارائه می‌دهند.

شدت تابش خورشیدی در ایران

میزان تابش خورشیدی در ایران به طور میانگین در روز به ازای هر متر مربع از سطح خورشیدی، حدود 0.85 کیلووات انرژی تولید می‌کند. این میزان در نقاط جنوبی و جنوب‌شرقی کشور بیشتر از مناطق دیگر است. به همین دلیل، به کمک پنل‌های خورشیدی می‌توان از تابش خورشیدی فراوان در ایران بهره‌برداری کرده و انرژی الکتریکی تولید کرد.

فواید پنل های خورشیدی

در استفاده از پنل‌های خورشیدی، تجهیزات آف‌گرید به کار می‌روند؛ این تجهیزات برای عملکرد خود به برق شهری وابسته نیستند.

با استفاده از این پنل‌ها، نیاز به هزینه‌های گران‌قیمت نصب سازه‌ها و کشیدن کابل‌ها رفع می‌شود. پنل‌های خورشیدی هزینه‌ای به مراتب کمتری دارند و در صورت مراقبت مناسب، می‌توانند به مدت تا سه دهه تولید انرژی انجام دهند.

به علاوه، بهترین مزیت آن این است که از منابع تجدیدپذیر و پاک استفاده می‌کند. با توجه به تغییرات آب و هوایی جهانی و گرمایش زمین، حفظ اتمسفر مسئله‌ای بسیار حیاتی است. پنل‌های خورشیدی به حداقل رساندن آلودگی و فرسودگی منابع کمک می‌کنند و به مدت طولانی مدت حالت کارآمدی خود را حفظ می‌کنند.

مزیت دیگر این پنل‌ها این است که پس از پرداخت هزینه نصب اولیه، انرژی تولیدی توسط پنل (که به عوامل مانند کیفیت و نوع پنل بستگی دارد) برای مدت 15 تا 20 سال به طور رایگان فراهم می‌شود.

همچنین، مزیت دیگر این پنل‌ها در این است که در صورتی که مصرف انرژی بیشتر از تولیدی پنل باشد، انرژی اضافی قابل فروش است (عمدتاً توسط تولیدکننده پنل خریداری می‌شود)

پنل خورشیدی در صنعت

مصارف صنعتی با وجود موقعیت های مناسب و گستردگی هایی که دارند بهترین گزینه برای استفاده از سولار پنل ها با ابعاد مختلف هستند. یک پنل خورشیدی صنعتی می تواند بخش زیادی از انرژی های مورد نیاز کارخانجات و محیط ها و محصولات صنعتی را در مدت زمان مشخصی تامین کند. سولار پنل هایی که برای مصارف صنعتی در نظر گرفته می شوند، معمولا توان و ویژگی های خاصی دارند که می توانند پاسخگوی نیاز صنعتگران باشند.

شرایط استفاده از این پنل ها بسیار ساده است. اما بهتر است قبل از خرید حتما به مواردی مانند میزان توان مورد نیاز سولار پنل و یا میزان انرژی قابل تولید آن، توجه کنید. و با توجه به هزینه ای که برای نصب و راه اندازی پنل ها در نظر گرفته می شود ، میتوانید نهایت استفاده را از پنل های خورشیدی صنعتی داشته باشید.

انواع پنل های خورشیدی

در کل دو نوع پنل خورشیدی وجود دارد و اجزای تشکیل دهنده این پنل ها اغلب سیلیکونی اند. و شامل:

1. مونوکریستالین یا پلی کریستالین (یا مولتی کریستالین)
2. سیلیکون بی شکل

این سه نوع جزء سازنده با توجه به قیمت، طول عمر و بازده پنل های متفاوتی تولید میکنند. پنل های خورشیدی نوع اول که از مونوکریستالین ها یا پلی کریستالین ها ساخته میشوند بین 12 تا 19 درصد بازده دارند و پنل های نوع دوم از سیلیکون بی شکل ساخته میشوند، که از کنار هم قرار گرفتن سلول های بی شکل به وجود آمده است.

پنل های خورشیدی CIS (شامل مس، ایندیم، سلنیم) و CIGS (شامل مس، ایندیم، گالیم، سلنیم) و CdTe (شامل کادمیم تلورید) از نوع دوم هستند.

از مزیت های پنل نوع دوم این است که در آن ورقه های نیمه رسانا وجود دارد و به همین دلیل ارزان تر است، جلوه بهتری دارد و بازده آن بین 5 تا 11 درصد است.

نکته مهم در نصب پنل خورشیدی

پنل های خورشیدی جریان مستقیم تولید میکنند، پس برای استفاده از جریان باید جریان مستقیم را توسط معکوس کننده به جریان متناوب 230 ولت تبدیل کرد. این امر به وسیله معکوس کننده ای که در پنل خورشیدی قرار دارد، اتفاق میافتد.

چه نوع پنل‌های خورشیدی بهترین هستند؟

پنل‌های تک قطبی و چند کریستالی : از بین انواع تابلوها، مونوکریستالی معمولاً بالاترین راندمان و ظرفیت توان را دارد. بیشتر پنل‌های خورشیدی تک هسته ای اغلب به راندمان‌های بالاتر از 20 درصد می رسند. در حالی که پنل‌های خورشیدی چند کریستالی معمولاً بین 15 تا 17 درصد راندمان دارند.

پنل خورشیدی چگونه برق تولید می کند؟

پنل‌های خورشیدی (PV) خورشیدی با استفاده از فوتون‌های نور خورشید، توسط الکترون‌های کاربردی در سلول‌های سیلیکونی، پرتوهای خورشید را به برق تبدیل می کنند. این الکتریسیته پس از آن می تواند برای تأمین انرژی تجدید پذیر در خانه یا محل کار شما استفاده شود.

و در آخر سطح انرژی تولید شده

ظرفیت یک پنل خورشیدی با واحد وات اندازه گیری میشود، بیشترین ظرفیت یک پنل در شرایظ ایده آل (یعنی در یک  روز آفتابی با آسمان کاملا صاف) مشخص میشود.

جهت گیری ایده آل این پنل ها به جنوب است. بازده پنل های نصب شده بین جنوب غربی تا جنوب شرقی 5 درصد کاهش مییابد و در خارج از این محدوده اتلاف انرژی افزایش مییابد.