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. قابل ذکر است که این پنل ها به تولید داخلی هم رسیده است. اطلاع از دانستنیهای روز دنیا از فن آوری رایانه میتواند به گسترش تولید داخلی کمک کند.

پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

پنل‌های فتوولتائیک از تجمع چندین سلول خورشیدی ساخته می‌شوند. این سلول‌های خورشیدی، مشابه نیمه‌رساناها، از مواد سیلیکونی تشکیل شده‌اند. ساختار آن‌ها شامل یک لایه مثبت و یک لایه منفی است که با هم یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند، مشابه میدانی که در باتری‌ها دیده می‌شود.

این پنل‌ها قادر به جذب فوتون‌ها هستند و این عمل باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود. انرژی حاصل از این فوتون‌ها به الکترون‌ها امکان جدا شدن از مدار اتمی‌شان و به موجب میدان الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی، جابجا شدن این الکترون‌ها را فراهم می‌کند. این میدان الکتریکی الکترون‌های آزاد را در مسیر جریان الکتریکی هدایت می‌کند، و این فرآیند به نام اثر فوتوولتائیک شناخته می‌شود.

سقف یک خانه به اندازه کافی فضایی دارد که بتواند پنل‌های خورشیدی مورد نیاز برای تولید انرژی الکتریکی را نصب کند. همچنین در طول روز، پنل‌های خورشیدی انرژی الکتریکی اضافی تولید می‌کنند که در شب می‌تواند به کار گرفته شود.

سیستم‌های کنتور به صاحبان پنل‌های خورشیدی این امکان را می‌دهند که در صورت تولید انرژی بیش از نیاز خانه، اضافه‌ترین انرژی تولید شده را به شبکه عرضه کرده و به عنوان درآمد دریافت کنند.

شدت تابش خورشیدی چگونه اندازه گیری می شود؟

شدت تابش خورشید به وسیله دستگاهی به نام آفتاب سنج یا پیرانومتر (Pyranometer) اندازه گیری می شود. حسگر های این دستگاه از نوع فتودیود سیلیکونی می باشد که قادر است تابش خورشیدی وارد بر یک متر مربع را تا 1800 وات با دقت 1 وات اندازه گیری کند. این دستگاه داده های اطلاعاتی کسب شده را در خود ذخیره می نماید..

شدت تابش خورشیدی در ایران

استفاده از پنل خورشیدی یا سولار پنل (Solar Panel) جهت تولید انرژی الکتریکی به کمک نور خورشید که گسترده ترین و تجدیدپذیرترین انرژی جهت تولید انرژی الکتریکی می باشد، در سطح جهانی بسیار رایج شده است. انرژی تابش شده خورشید به ازای یک متر مربع مساحت مفید این صفحه خورشیدی در هوای بدون ابر و آلودگی در حدود 1 کیلو وات برق تولید می کند.

شدت تابش خورشیدی در ایران به طور میانگین در روز به ازای تابش خورشیدی به هر 1 متر مربع مساحت مفید پنل، 0.85 کیلووات انرژی تولید می کند. که این میزان در نقاط جنوبی و جنوب شرقی کشور بیشتر از سایر نقاط می باشد.

پس بهترین راه تامین انرژی در تولید و صنعت ایرانی ، میتواند به کار گیری این پنل ها باشد.

فواید پنل های خورشیدی

در استفاده از پنل‌های خورشیدی، از تجهیزات آف‌گرید بهره‌برداری می‌شود؛ تجهیزات آف‌گرید، تجهیزاتی هستند که برای استفاده از آن‌ها به تغذیه اصلی برق نیاز ندارند.

یکی از مزایای این پنل‌ها این است که نیازی به هزینه‌های سنگین نصب دکل و کابل‌کشی ندارند. پنل‌های خورشیدی به طور قطع اقتصادی‌تر هستند و در صورت مراقبت مناسب، تا سه دهه قابلیت تولید انرژی را دارند.

بهره‌برداری اصلی این پنل‌ها از منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر انجام می‌شود که در شرایط تغییرات جهانی آب و هوا و گرمایش جهانی، حفظ اتمسفر و محیط‌زیست امری بسیار مهم است. پنل‌های خورشیدی حداقل آلودگی و ضریب استهلاک را دارند و برای مدت زمان طولانی از عمر خود با کارایی سالمی بهره‌برداری می‌کنند.

یکی از فواید بزرگ دیگر پنل‌های خورشیدی این است که هزینه‌های نصب اولیه پنل را پرداخت می‌کنید و در ادامه طول عمر پنل (با توجه به کیفیت و نوع پنل) به مدت 15 تا 20 سال انرژی را به صورت کاملاً رایگان تولید می‌کنید.

علاوه بر این، اگر مصرف انرژی از تولیدی پنل بیشتر باشد، انرژی اضافی به فروش می‌رسد (معمولاً توسط شرکت سازنده پنل خریداری می‌شود). این امکان به شما می‌دهد که تولید اضافی خود را به عنوان منبع درآمد بهره‌برداری کنید.

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.