پنل خورشیدی یا سولار

پانل سلول خورشیدی، پانل برق خورشیدی، ماژول فتوولتائیک (PV) مجموعه ای از سلول های فتوولتائیک است که در چارچوبی خاص نصب شده اند. پنل های خورشیدی از نور خورشید به عنوان منبع انرژی برای تولید برق جریان مستقیم استفاده می کنند. مجموعه ای از ماژول های PV را پانل PV و به سیستم پانل های PV آرایه می گویند. آرایه های یک سیستم فتوولتائیک برق خورشیدی را برای تجهیزات الکتریکی تامین می کنند.

مقدار نور خورشیدی که در عرض یک ساعت و نیم به سطح زمین برخورد می کند برای تامین انرژی مصرفی کل جهان برای یک سال کامل کافی است. فناوری های خورشیدی نور خورشید را از طریق پنل های فتوولتائیک (PV) یا از طریق آینه هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می کنند، به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این انرژی می تواند برای تولید برق استفاده شود یا در باتری ها یا ذخیره سازی حرارتی ذخیره شود.

تابش خورشیدی نوری است – که به عنوان تابش الکترومغناطیسی نیز شناخته می شود – که از خورشید ساطع می شود. در حالی که هر مکان روی زمین در طول یک سال مقداری نور خورشید را دریافت می کند، میزان تابش خورشیدی که به هر نقطه از سطح زمین می رسد متفاوت است. فناوری های خورشیدی این تشعشعات را جذب کرده و به اشکال مفید انرژی تبدیل می کنند.

اساس کار سلول های خورشیدی بر مبنای نظریه بر انگیخته گی الکترون ها قابل توجیه می باشد. نور خورشید که به صفحات خورشیدی تابش می شود، باعث تحریک الکترون سلول های خورشیدی می شود. الکترون سلول های خورشیدی انرژی را به صورت کوانتمی (میزان مشخص) دریافت می کنند و صرف سعود به مدار بالاتر می کنند. و به علت نا پایداری در مدار بالا دوباره به مدار پیشین باز می گردند که این عمر موجب جا به جایی و منجر به تولید انرژی الکتریکی می شود. با در نظر گرفتن این نظریه می توان اثبات کرد که سلول های خورشیدی چگونه برق تولید می کنند.

فوتون‌ها، ذرات ساطع شده از نور خورشید، می‌توانند الکترون‌ها را از لایه‌های پانل خارج کنند، و این الکترون‌های سرگردان با لایه‌های مثبت و منفی سلول برهمکنش می‌کنند و مدار را کامل می‌کنند و اجازه می‌دهند الکتریسیته تولید شود.

برای کاربردهای ساختمانی، تعدادی از پانل های PV به طور معمول به یکدیگر متصل می شوند و به صورت موازی به هم متصل می شوند تا یک آرایه PV را تشکیل دهند. اکثر پانل ها با استفاده از چارچوب خارجی بر روی سقف ها یا دیوارهای موجود نصب می شوند. پانل های PV همینطور ممکن است روی زمین نصب شوند. پانل های PV از تعدادی سلول حاوی مواد فتوولتائیک تشکیل شده اند. این مواد معمولا سیلیکون، یک ماده نیمه رسانا است.

پانل های فتوولتائیک با تبدیل تابش خورشیدی به جریان مستقیم (DC) برق تولید می کنند که به نوبه خود توسط یک اینورتر به برق جریان متناوب (AC) تبدیل می شود. یک سیستم معمولی خانگی بین 2 تا 4 کیلووات برق تولید می کند، در حالی که سیستم های تجاری روی سقف می توانند از اندازه خانگی تا 1000 کیلووات بر ثانیه برای مناطق مسقف بسیار بزرگ متغیر باشند.

ماژول های PV دستگاه های محدود کننده جریان هستند، به این معنی که فیوزها در شرایط اتصال کوتاه عمل نمی کنند. این می تواند به این معنی باشد که یک نقص در سیستم شناسایی نشده است. این سناریو می تواند خطرات شوک الکتریکی را به همراه داشته باشد، اگرچه می توان این خطرات را با طراحی خوب سیستم، انتخاب محصول و شیوه های نصب به حداقل رساند.

پنل‌های خورشیدی محکم ثابت می‌شوند، اگرچه سیستم‌های پیشرفته‌تر می‌توانند شامل یک ردیاب خورشیدی خودکار باشند که شیب پانل را به زاویه بهینه تنظیم می‌کند. ماژول های PV نیز در طیف وسیعی از اشکال و اندازه ها هستند. در حالی که اکثر آنها در بالای سقف پیچ و مهره می شوند، می توان آنها را در سقف ادغام کرد یا برای جایگزینی کاشی های معمولی سقف طراحی کرد.

پنل های سولار باید با توجه به شرایط جغرافیایی محل قرارگیری پنل باید طی مدت مشخصی شست و شو شوند تا از بروز آسیب به پنل خورشیدی و کاهش طول عمر و راندمان دستگاه جلوگیری شود. زمان شست شو و گرد و غبار زدایی از پنل های سولار با توجه به آلودگی هوا و وجود ذرات معلق هوا مانند شن و سایر ذرات معلق با توجه به نظر کارشناسی متغیر می باشد. در کشور های اروپایی با توجه به هوای نسبتا عالی، مراقبت های دوره ای از پنل های خورشیدی به صورت هفتگی و یا حتی 2 ماه یک بار نیز انجام می شود. اما در کشور هایی مانند عربستان که دارای شن زار ها و بیابان های فراوان می باشند، مراقبت های دوره ای از صفحات خورشیدی حتی روزانه نیز انجام می شود. شست و شوی پنل ها خورشیدی به دو صورت دستی و ماشینی انجام می گیرد.

انواع پنل های خورشیدی

پنل های خورشیدی نسل اول که به عنوان پنل های قدیمی تر هم نام برده می شوند. از سلول های مونو کریستال و یا سلول های پلی کریستال ساخته شده اند و کاربرد آنها بیشتر در مصارف معمولی و عادی می باشد. پنل مونو کریستال از سلول هایی با درصد خلوص بالا ساخته می شود.. پنل های خورشیدی مونو کریستال دارای خروجی بالا ،فضای اشغالی در هنگام نصب کمتر و طول عمر بیشتر به نسبت سایر پنل ها می باشند. به همین خاطر از قیمت بالاتری نیز نسبت به سایر پنل ها برخوردار می باشند. مزیت دیگر پنل خورشیدی مونو کریستال حساسیت کمتر آن نبست به افزایش دما می باشد.

پنل های خورشیدی نسل دوم نوعی دیگر از پنل های Thin film می باشد که بیشتر در نیروگاه های مقیاس کوچک و بزرگ کاربرد دارد. در صورتی که به دنبال پنل هایی با قیمت پایین می باشید Thin film گزینه ای مناسب برای شما می باشد.  پنل های خورشیدی نسل سوم به طور عمده شامل مدل های تکامل یافته Thin film ها بوده که بسیاری از آنها در مرحله تحقیق و توسعه می باشند. سیستم های CPV یکی از سیستم های مطرح در این زمینه می باشد.

راندمان پنل های خورشیدی

وقتی افراد در صنعت از راندمان یا کارایی صحبت می کنند، منظور آنها میزان نور خورشید است که به سلول خورشیدی می رسد که در واقع به برق تبدیل می شود. برای پانل های سیلیکونی معمولی، این مقدار معمولاً بین 14 تا 22 درصد است. هر پنل دارای یک خروجی برق متفاوت یا یک سرعت متفاوت است. این میزان انرژی تولیدی یک پنل را نشان می دهد که معمولاً بین 250 تا 350 وات است. پانل های وات بالاتر اغلب کارآمدتر هستند، اما در عین حال بزرگتر و گران ترند.

انرژی خورشیدی یکی از بهترین منابع انرژی تجدید پذیر است و پنل های خورشیدی یا سولار بهترین ابزار برای تبدیل این انرژی بی نهایت به انرژی الکتریسیته مورد نیاز ما می باشد. با دقت در نحوه و نوع انتخاب، کارکرد، نحوه نصب و نگهداری و راندمان این پنل ها می توان از آنها، حتی برای مصارف خانگی استفاده کرد و به یک منبع انرژی تجدیدپذیر دست یافت.