انواع پنل خورشیدی یا سولار

انواع پنل خورشیدی یا سولار

انواع مختلف پنل های خورشیدی

اگر تصمیم دارید طراحی نهایی خود پنل های خورشیدی خریداری نمایید اما نمی دانید کدام نوع برای شما مناسب است مطالعه این مقاله برای شما و کسانی که میخواهند اطلاعات و جزئیات بیشتری در مورد انواع مختلف پنل های خورشیدی و سلول های فتوولتائیک بدست آورند توصیه میشود.

سیلیکون بلوری برای تکنولوژی pv

سیلیکون بلوری نوعی کریستال از سیلیکون است که بطور گسترده در فرآیند ساخت پنل

های خورشیدی کریستالی و تکنولوژی فتوولتائیک مورد استفاده قرار میگیرد. تقریبا ۹۰

درصد فناوری pv مبتنی بر سیلیکون است که بیشتر در پنل های خورشیدی سیلیکون

کریستالی استفاده میشود.

سلول خورشیدی مونو کریستال

عوامل زیادی در فناوری فتوولتائیک وجود دارد اما مهترین آن، خلوص سیلیکون است، به

این معنی که هر چه خلوص سیلیکون بیشتر باشد، پنل خورشیدی توانایی بیشتری در

تبدیل نور خورشید به الکتریسته به عنوان توان خروجی خواهد داشت.

سیلیکون بلوری اساس سلول های pv پلی، مولتی و مونو کریستال را تشکیل میدهد که در

ادامه به جزئیات آن پرداخته خواهد شد.

پنل های خورشیدی مونو کریستال و پنل های pv

مونو به معنای « یک » است و همانطور که از نامشان بر میآید پنل خورشیدی مونو

کریستال از یک کریستال سیلیکون خالص ساخته شده که سیلیکون کریستالی تکی نیز

نامیده میشود، زیرا از یک کریستال مجزا برای تشکیل آرایه ای که یک پنل خورشیدی pv با

ظاهری خالص و یکنواخت را در بین مدول های pv فراهم میکند، استفاده میشود.

پنل های خورشیدی مونوکریستال سلولهای pvبه شکل گرد هستند و میله های کریستالی

سیلیکون در کل مدول pv مانند استوانه بنظر میرسند.

بهتر است بدانید:

در واقع تفاوت بین pv مونوکریستال و پلی کریستال این است که سلولهای خورشیدی

مونو کریستال شبیه استوانه ای با لبه های گرد بنظر میرسند.

مزایا

• راندمان پنل های خورشیدی مونو کریستال ۱۵ تا ۲۰ درصد است که اخیرا در آزمایشگاه به ۲۵ درصد نیز رسیده و میزان راندمان تایید شده آن نیز ۲۱ درصد میباشد.
• PV مونوکریستال به فضای کمتری نیاز دارد و ناحیه ای کوچک در پشت بام را اشغال میکند.
• متوسط عمر پنل های خورشیدی مونو کریستال حدود ۲۵ سال است در حالی که سایر سازندگان پنل های PV ادعا میکنند طول عمر انتظار آنها ۲۵ تا ۳۰ سال است.
• در شرایط نوری یکسان، عملکرد آن بهتر از پلی کریستال است. علاوه بر این، پنل های خورشیدی مونو کریستال در مقایسه با پنل های خورشیدی فیلم نازک حداکثر چهار برابر انرژی الکتریکی تولید میکنند.
• بطور خلاصه میتوان گفت، پنل های خورشیدی مونوکریستال دارای کار آمدترین مدول PV و محبوبترین فناوری موجود در بازار است که فضای کمتری روی بام را به خود اختصاص میدهد و استفاده و تعویض آن نیز آسان است.

معایب

• پنل های خورشیدی مونو کریستال پر هزینه هستند، طوریکه هزینه اولیه این پنل ها در مقایسه با مدول های PV خورشیدی فیلم نازک یا پنل های خورشیدی پلی کریستال بسیار زیاد و گران است.
• از آنجا که این پنل ها از یک کریستال سیلیکونی ساخته شده اند، ممکن است برخی قسمت های جزئی پنل خورشیدی که با برف، خاک و یا سایه پوشانده شده اند، تمام مدار PV را دچار اشکال نماید.
• مقدار زیادی از سیلیکون خالص بصورت هدر رفت از بین میرود. برای ساخت ویفرها و آرایهای سیلیکونی به شکل استوانه ای بزرگ چهار انتهای سلولهای PV از شمشها بریده میشوند که در نتیجه آن مقادیر زیادی از مواد سیلیکون خالص به هدر میرود.
• با افزایش دما، راندمان آنها نیز تمایل به افزایش دارد، یعنی در هوای گرم و تابش کامل بهتر کار میکنند، که برای بیشتر صاحب خانه ها واقعیتی قابل توجه نیست.

پنل های خورشیدی پلی کریستال

پلی بمعنای «چند تا» یا بسیار میباشد و همانطور که از نامش بر میآید از تعدادی کریستال

سیلیکونی خالص مختلف ساخته شده که با هم ترکیب شده اند تا یک سلول خورشیدی

یا PV ساخته شوند. این سلول ها مستطیل شکل هستند و در مقایسه با پنل های

خورشیدی مونو کریستال، به سیلیکون کمتری احتیاج دارند که باعث میشود قیمت آنها

ارزانتر باشد، اما بازده آنها نیز کمتر از سلول های PV مونو کریستال است و به آن پلی

سیلیکون یا سیلیکون چند کریستالی نیز گفته میشود که اولین بار در سال ۱۹۸۱ به بازار

معرفی شدند.

برای ساخت سلول های پلی کریستال PV یا فتوولتاییکف سیلیکون خام خالص ذوب شده

و درون قالب مربعی ریخته تا خنک شود و سپس بصورت ویفرها و آرایه های کامل مربعی

بریده میشود. بنالر این یک پنل خورشیدی پلی کریستال با آرایش تصادفی کریستال وجود

دارد که مقداری از نور را باز میتاباند، بنابراین کمی آبی تر به نظر میرسد. امروزه قیمت پنل

های خورشیدی پلی کریستال پایین آمده و در ایالات متحده، انگلیس، استرالیا و سایر

بازارهای محلی مجددا به محبوبیت دست یافته اند.

مزایا

• پنل های خورشیدی پلی کریستال تحمل گرمای کمتری دارند. با این حال، برای اکثر صاحب خانه ها و خریداران پنل خورشیدی واقعیت قابل توجهی نیست و هنگام طراحی و نصب پنل خورشیدی چنین مسائلی را در نظر نمیگیرند.
• فرایند تولید سیلیکون پلی کریستال دارای هزینه و پیچیدگی کمتری است.
• دارای تولید مقرون به صرفه و راندمان مناسبی است و ناحیه کوچکی را در پشت بام اشغال میکند، براحتی در دسترس و قابل تعویض و استفاده است.

معایب

• راندمان پنل های خورشیدی پلی کریستال تقریبا برابر با ۱۳٫۵ تا ۱۷ درصد است که از لحاظ فنی بدان معناست که اگر ۱۰۰ وات انرژی پتانسیل خورشیدی به پنل خورشیدی برخورد نماید، آنگاه خروجی آن برابر با حدودا ۱۳٫۵ تا ۱۷ وات انرژی الکتریکی خواهد بود. بنابراین نسبت به پنل های خورشیدی مونوکریستال دارای راندمان کمتری است.
• مدول های PV پلی کریستال با سطحی برابر توان کمتری در مقایسه با پنل های خورشیدی مونو کریستال تولید میکنند.
• استفاده از آن در مقایسه با پنل های خورشیدی فیلم نازک و مونوکریستال از نظر ظرافت مناسب نیست، زیرا ظاهر یکنواختی ندارد و فقط به رنگ آبی تصادفی و غیر عادی است.

سلول های خورشیدی نوار رشته ای

فرایندی که در آن نوارها و فویلهای سیلیکون چند کریستالی برای فناوری فوتولتائیک یا

PV تولید میشوند. در این فرآیند، سیمهای مقاوم در برابر درجه حرارت بالا از طریق

سیلیکون مذاب کشیده میشوند تا نوار نازک چند کریستالی بلورهای سیلیکونی تشکیل

شوند. سپس این نوارهای بسیار نازک با طول های مختلف بریده میشوند تا سلول های

PV و خورشیدی را تشکیل دهند.

پنل های خورشیدی ساخته شده با تکنولوژی نوار رشته ای همانند پنل های PV کریستالی

سنتی هستند. این فرایند برای نخستین بار در دهه ۱۹۷۰ توسط موبیل تیکو در شرکت

سولار انرژی و سولار اورگرین که تولید کننده اصلی و استفاده از فناوری نوارهای رشته ای

برای ساخت سلولهای خورشیدی بود، ارائه گردید. توجه داشته باشید که پنل های PV نوار

رشته ای نیز از سیلیکون پلی کریستال ساخته شده اند.

مزایا

• هزینه تولید کمتر و استفاده آسان و ساده
• راندمان حدود ۱۳ الی ۱۴ درصد است

معایب

• تولید آن به انرژی بیشتری نیاز دارد
• دارای کمتری راندمان مکانی است

سلول های خورشیدی فیلم نازک

سلول های خورشیدی فیلم نازک به عنوان سلول های فتوولتائیک فیلم نازک یا ماژول PV

آمورف نامیده میشوند. ادغام یک یا چند لایه نازک از مواد PV یا فیلم نازک روی یک زیر

لایه مثل فلز، شیشه، پلاستیک و غیره فرآیند اساسی ساخت پنل های خورشیدی با فیلم

نازک است که در واقع سلول خورشیدی نسل دوم محسوب میگردد. ضخامت فیلم از چند

نانومتر تا چند میکرومتر متفاوت است در حالیکه فیلم های بسیار نازکتری نیز گسترش

یافته اند. اولین نسل از سلول های خورشیدی کریستال سیلیکون از ویفرهای سیلیکونی

میکرومتری استفاده میکنند.

در ادامه زیر شاخه هایی انواع پنل های خورشیدی فیلم نازک که توسط آنها مواد PV بر

روی یک زیر لایه ادغام شده اند آمده است:

• سیلیکون آمورف
• مس ایندیم گالیم سلنید
• کادمیم تلورید

در زیر سلول های خورشیدی فیلم نازک نسل سوم وجود دارند که به هیچ وجه از لحاظ

تجاری در دسترس نیستند و محققین امیدوارند که به این رویا دست یابند.

• سلول های فتوولتاییک ارگانیک
• نقطه کوانتومی
• سولفات قلع روی مس
• نانو کریستال
• سلول خورشیدی پروسکایت

پنل خورشیدی فیلم نازک ارزانتر اما کارآمدتر از تکنولوژی معمولی سلول خورشیدی

سیلیکون کریستالی هستند. با این حال توسعه فناوری های اخیر موید آن است که بازده

آزمایشگاهی سلول کادمیوم تلورید و مس ایندیم گالیم سلنید به میزان ۲۰ درصد رسیده

است.

مزایا

• تولید پنل های خورشیدی فیلم نازک در مقیاس بزرگ نسبت به سلول های PV مبتنی بر کریستال پیچیدگی کمتری دارد.
• در مقایسه با پنل های خورشیدی PV مونو کریستالین دیپر ارزانتر هستند.
• ظاهر یکنواخت پنل های خورشیدی با فیلم نازک جذابیت بیشتری دارند و میتوانند در جهت زیبا سازی نیز مورد استفاده قرار گیرند.
• همچنین این پنل ها به شکلی انعطاف پذیر ارائه میشوند که ممکن است برای بسیاری از اهداف و کاربردها مورد استفاده قرار گیرند و در جایی که مکان نصب چندان مهم نباشد، نیز مفید واقع شوند.
• از تحمل دمایی زیادی برخوردار است یعنی دمای بالا و سایه تاثیر کمتری روی پنل های خورشیدی با فیلم نازک دارد.

معایب

• به فضای زیادی نیاز دارند و عموما در مناطق مسکونی و منازل چندان مفید به نظر نمی رسند.
• نیاز به ساختارهای پشتیبانی اضافی، کابل ها، تعمیر و نگهداری در پنل های خورشیدی فیلم نازک منجر به هزینه های گزاف در سیستم میگردد.
• امید به زندپی کلی پنل های خورشیدی فیلم نازک کمتر از پنل های خورشیدی پلی و مونو کریستالی است.

سلول های خورشیدی سیلکون آمورف و مدول های PV

سلول خورشیدی سیلیکون آمورف که زیر مجموعه ای از پنل های خورشیدی فیلم نازک

سیلیکونی است اخیرا در بازار رواج پیدا کرده است چرا که این سلول ها به سیلیکون

کمتری در حدود کمتر از یک درصد در مقایسه با سلول های خورشیدی کریستالی نیاز دارند

و راندمان آنها نیز از پنل های خورشیدی مونو یا پلی کریستال کمتر است.

برای ساخت سلول خورشیدی سیلیکون آمورف از یک یا چند لایه از مواد فتوولتائیک به

عنوان اسپری گاز که به آن «رسوب بخار» گفته میشود، بر روی زیر لایه قرار گرفته شده

است.

سلول خورشیدی کادمیم تلورید

پنل های خورشیدی فیلم نازک کادمیم تلورید بر اساس کادمیوم تلوری و فناوری PV

ساخته شده اند که نسبت به پنل های خورشیدی کریستالی سیلیکون در بخش قابل

توجهی از بازار خصوصا در سیستم های چند کیلو واتی مقرون به صرفه است. راندمان این

پنل ها عموما در محدوده ۹ تا ۱۱ درصد قرار دارد.

شرکت First Solar بیش از ۵ گیگا وات پنل های خورشیدی فیلم نازک کادمیوم تلورید را

در سراسر جهان نصب کرده است. همین شرکت رکورد جهانی برای بازده مدول CdTe PV را

به میزان ۱۴/۴ درصد در اختیار دارد.

اولین آرایه خورشیدی ۴۰ مگا واتی (CdTe) PV توسط گروه JUWI در برندیس المان نصب

شده است.

سلول های خورشیدی مس ایندیم گالیم سلنید

تولید تجاری سلو ل های PV انعطاف پذیر مس ایندیم گالیم سلنید در آلمان و در سال

۲۰۱۱ آغاز شد. این سلول ها از مس، ایندیوم، گالیم و سلناید و با یکپارچه کردن روی زیر

لایه های پلاستیکی یا شیشه ای به همراه آند و کاتد در قسمت پشتی و جلویی برای جمع

آوری توان الکتریکی ساخته شده اند. سلول های پنل خورشیدی CIGS یا CIS تحمل درجه

حرارت بالا را دارند و در آب و هوای گرم و حتی بهتر از زمانیکه سلول ها روی شیشه رسوب

میکنند، کار میکنند.

سلول های خورشیدی مس ایندیم گالیم سلنید

میزان راندمان پنل های خورشیدی CIGS بطور معمول در بازه ۱۱ تا ۱۴ درصد قرار دارد. با این

حال، بالاترین مقدار بدست آمده توسط تیم محققان ازمایشگاهی ملی انرژی های تجدید

پذیر، ۱۹/۹ درصد است و بهترین بازده به دست آمده در اکتبر ۲۰۱۳ نیز برابر با ۲۰/۸ درصد

بود. علاوه بر این دانشمندان EMPA آزمایشگاه های فدرال علم و فناوری مواد در سوئیس

سلول های CIGS را روی فویل های پلیمری انعطاف پذیر با رکورد جدید ۲۰/۴ درصد تولید

نموده اند.

انتظار میرود بسیاری از پنل های خورشیدی فیلم نازک که هنوز در مرحله تحقیق قرار دارند

بتدریج گسترش یابند و ممکن است بزودی خبرهای غیر منتظره و جالب تری از این

تحولات بشنوید.

BIPV: فتوولتائیک های ترکیبی با ساختمان

این پنل چیز جدیدی نیست و مشابه پنل های خورشیدی فیلم نازک یا پنل های خورشیدی

کریستالی سیلیکون یا هر دو است که به شکل کاشی های سقفی یا بر اساس طراحی مورد

نیاز میباشد. BIPV به گونه ای طراحی شده که بخشی از ساختمان مانند دیوارها، سقف ها،

نماها، پنجره ها و موارد دیگر را تشکیل دهد که ممکن است با مواد فتوولئیک متناسب

باشد.

فتوولتائیک های ترکیبی با ساختمان

متاسفانه، فتوولتائیک با ساختمان BIPV بسیار گران قیمت است و نسبت به سایر سلول

ها و پنل های فتولتائیک راندمان کمتری دارد. بنابراین به صاحبخانه ها یا کاربران در

مقیاس کوچک توصیه نمشود که از این سیستم استفاده کنند چرا که این سیستم ها در

پروژه های بزرگ مانند یک نیروگاه MW10 در بیابان و در نزدیکی لاس وگاس مورد استفاده

قرار میگرند.

پنل های خورشیدی حرارتی

این پنل ها یک سیستم قدرت یا خورشیدی متفاوت از آنچه که در توضیحات فوق بیان

شد میباشند و در واقع برق تولید نمیکنند اما انرژی خورشیدی را به گرمای مورد نیاز تبدیل

میکنند تا آب را برای استخر یا مصارف عمومی در خانه گرم کند. همچنین خوب است

بدانید که میتوان از برخی از پنل های حرارتی خورشیدی یا PV حتی برای گرما و تهویه هوا

نیز استفاده نمود.

سلول های خورشیدی هیبرید و پنل های PV

یک ماده آلی یک ماده نیمه هادی که خواص آن چیزی بین مواد عایقی و هادی ها قرار

دارد و برای هدایت الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. با یک ماده معدنی رسانا با تعداد

الکترون بالا ساخته شده تا لایحه های فتوولتائیک را تشکیل دهند که راندمان ان از لایه

ای که فقط از یک ماده تشکیل شده بیشتر است و هر دو مزایای بر جسته نیمه هادی آلی

و معدنی را دارند.

سلول های PV هیبرید با فرایند R2R ایجاد قطعات و دستگاه های الکترونیکی روی یک

رول پلاستیکی انعطاف پذیر یا ورق و فویل های فلزی و همچنین توسعه تبدیل توان

خورشیدی کم هزینه هستند. کار آمدترین پنل های خورشیدی هیبرید موجود مدول

HIT PV پاناسونیک که نام رسمی آن Sanyo است با راندمان باور نکردنی ۱۸/۶ درصد است

که فضای کمتری نیز در پشت بام میگیرد.

پنل های خورشیدی هیبرید گرانتر از پنل های PV مونو یا پلی کریستال هستند. اگر فضای

زیادی روی پشت بام وجود دارد، توصیه میشود که از سیستم پنل خورشیدی هیبرید

استفاده نکنید، در غیر اینصورت برای تولید همان انرژی الکتریکی که با پنل های

خورشیدی کریستالی تولید میگردد، پول خود را هدر میدهید.

کدام نوع پنل خورشیدی برای کاربردهای خانگی مناسب تر است؟

تصمیم گیری در مورد اینکه کدام نوع از پنل های خورشیدی مناسب تر است کمی دشوار

خواهد بود و اگر حتی اصول اولیه در مورد PV را نمی دانید، توصیه میشود برای انتخاب

بهترین پنل خورشیدی مرتبط با نیاز خود با یک متخصص تماس بگیرید.

از آنجا که انتخاب بهترین نوع پنل بستگی به عوامل زیادی از جمله بار، محیط و منطقه

مناسب برای ساعات اوج تابش و انواع باتریهای مورد استفاده به عنوان منبع پشتیبان و

غیره دارد. به غیر از اینها، پنل های خورشیدی مونوکریستال از لحاظ راندمان بهتر از پنل

های خورشیدی پلی کریستال هستند اما هزینه بیشتری دارند.

همانطور که میدانیم «هزینه و مکان» از اصلی ترین عوامل در انتخاب صحیح پنل PV

است.

ساخت پنل خورشیدی کرج (سولار کرج)