خانه » پنل خورشیدی(سولار پنل) چیست و چگونه کار میکند؟
پنل خورشیدی و کاربرد آن: انرژی خورشیدی از تابش نور خورشید استخراج میشود. پنلهای خورشیدی از طریق فرآیندی به نام اثر فوتوولتائیک، تابش خورشید را دریافت کرده و فوتونها (ذرات حامل انرژی) را به جریان برق تبدیل میسازند. این پنلها در زمینههای متنوعی بهکار گرفته میشوند؛ از جمله تأمین و مدیریت توان در سیستمهای اتاقکها، راهاندازی تجهیزات مخابراتی، فعالسازی حسگرها و تأمین انرژی الکتریکی در سامانههای خورشیدی مورد استفاده در مصارف خانگی و تجاری.
پنل خورشیدی ابزاری است که تابش خورشید را دریافت کرده و آن را به برق تبدیل مینماید. این فرآیند بر پایه پدیدهای به نام اثر فوتوولتائیک صورت میگیرد؛ پدیدهای که در آن نور موجب آزاد شدن الکترونها از سطح یک ماده میشود. پنلها از مجموعهای از سلولهای خورشیدی ریز ساخته شدهاند که هر کدام نقش یک مدار الکتریکی مستقل را ایفا میکنند.
پنلهای خورشیدی نوعی فناوری هستند که انرژی حاصل از منابع تجدیدپذیر را جذب کرده و آن را به برق تبدیل مینمایند. این برق تولیدی میتواند برای شارژ انواع مدارهای الکتریکی به کار گرفته شود. ساختار پنلهای خورشیدی متشکل از چندین سلول خورشیدی است که از لایههایی از سیلیکون، فسفر (برای ایجاد بار منفی) و بور (برای ایجاد بار مثبت) شکل گرفتهاند.
این پنلها با دریافت فوتونهای نور خورشید، جریان الکتریکی تولید میکنند. انرژی بهدستآمده از فوتونها موجب میشود الکترونها از مدارهای اتمی خود جدا شده و در میدان الکتریکی بهوجودآمده توسط سلولها حرکت کنند. این میدان باعث هدایت الکترونهای آزاد در قالب جریان الکتریکی میشود. این پدیده به عنوان اثر فوتوولتائیک شناخته میشود.
سقف بسیاری از خانههای معمولی ظرفیت کافی برای نصب پنلهایی با توان تأمین برق روزمره را دارد. از سوی دیگر، این پنلها در طول روز برق مازادی را تولید میکنند که امکان ذخیره آن برای استفاده در شب فراهم است.
کنتورهای مخصوص به صاحبان این سیستمها اجازه میدهند در صورت تولید بیش از نیاز، مازاد انرژی را وارد شبکه کنند و هزینه آن را دریافت نمایند.
در سامانههای آفگرید (خارج از شبکه)، تجهیزاتی مانند بانک باتری، کنترلر شارژ و اینورتر (معکوسکننده) اجزای کلیدی محسوب میشوند. انرژی الکتریکی به صورت جریان مستقیم ابتدا وارد کنترلر شده و سپس به بانک باتری منتقل میشود.
پس از ذخیره انرژی در باتری، اینورتر وارد عمل شده و جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل میکند تا بتوان از آن در وسایلی که با برق AC کار میکنند، بهره برد.
براساس توان اینورتر، اندازه سیستم خورشیدی تعیین میگردد تا متناسب با نیازهای متنوع کاربران باشد. برق متناوب تولیدشده در کاربردهای خانگی، ساختمانهای تجاری، خودروها، قایقها، سیستمهای کنترلی، کلبههای کوهستانی، تجهیزات مخابراتی و پایش چاههای نفت و گاز قابل استفاده است.
مقاله پیشنهادی: سوخت و انرژی پاک
پنلهای خورشیدی یا سلولهای فتوولتائیک، انرژی حاصل از تابش خورشید را جذب کرده و با استفاده از ذرات انرژیدار نور موسوم به فوتون، آن را به برق تبدیل میکنند. البته تولید برق تنها کاربرد این پنلها نیست.
از دیگر کارکردهای پنلهای خورشیدی میتوان به تأمین توان سیستمهای کنترل اتاقکها، فعالسازی تجهیزات مخابراتی و راهاندازی حسگرها، همچنین تولید انرژی الکتریکی برای مصارف خانگی و تجاری از طریق سیستمهای خورشیدی اشاره کرد.
پیش از اقدام به خرید این پنلها، لازم است انواع مختلف آنها را بررسی کرده و مدلی را انتخاب کنید که بیشترین همخوانی را با نیازها و شرایط شما داشته باشد. در ادامه، برخی از رایجترین انواع پنلهای خورشیدی معرفی میشوند:
این نوع پنل از کریستالهای سیلیکونی تشکیل شده که از یک توده بلور بزرگ و یکپارچه برش خوردهاند. ماده نیمههادی اصلی در این پنلها، سیلیکون بلورین است.
در این نوع پنل، کریستال سیلیکون ماده اولیه محسوب میشود. این کریستالها پس از ذوب شدن، قالبگیری شده و برش داده میشوند تا صفحات خورشیدی مونوکریستال ساخته شوند.
برخلاف پنلهای مونوکریستال، صفحات پلیکریستال از چندین کریستال کوچک تشکیل شدهاند که درون هر سلول خورشیدی PV مجتمع شدهاند.
در فرآیند ساخت این مدل، ورقههایی از سیلیکون چندکریستالی در کنار یکدیگر چیده شده و ذوب میشوند. سپس نوارهای مقاوم در برابر حرارت، از میان سیلیکون مذاب عبور داده میشوند تا ساختار نهایی شکل گیرد.
این پنلها که نسل دوم سلولهای خورشیدی بهشمار میروند، از لایههای نازکی از مواد فتوولتائیک که بر بسترهایی مانند شیشه، فلز یا پلاستیک قرار گرفتهاند، تشکیل شدهاند.
این مدل با مصرف مقدار کمتری سیلیکون تولید میشود، اما به همین علت، بازدهی پایینتری نسبت به انواع کریستالی دارد.
این نوع پنل با بهرهگیری از ترکیب تلورید کادمیوم ساخته میشود و از فناوری فتوولتائیک بهره میبرد.
این پنلها با ترکیب چهار عنصر مس، ایندیم، گالیوم و سلنید تولید شدهاند و بر روی بسترهایی مانند شیشه یا پلاستیک نصب میشوند. آند و کاتد در لایههای پشتی و جلویی برای دریافت انرژی الکتریکی تعبیه شدهاند.
این نوع پنل برای یکپارچهسازی با اجزای معماری ساختمان مانند بام، دیوارها، نماها و پنجرهها طراحی شده است. هرچند هزینه بالاتری دارد، اما در صرفهجویی فضا و بهینهسازی طراحی نقش مهمی ایفا میکند.
این پنلها انرژی گرمایی خورشید را دریافت کرده و برای گرمکردن آب استخرها یا مصارف خانگی مورد استفاده قرار میگیرند. برخلاف دیگر مدلها، این پنلها برق تولید نمیکنند.
در ساخت این مدل، از ترکیب مواد رسانای آلی و غیرآلی برای ایجاد لایههای فتوولتائیک استفاده میشود. این ترکیب موجب افزایش بازدهی و بهرهگیری همزمان از مزایای هر دو نوع نیمهرسانا میشود.
مقاله پیشنهادی: انرژی تجدیدپذیر چیست؟ بررسی انواع انرژیهای تجدیدپذیر
انرژی خورشیدی با برخورداری از مزایای متعدد، به عنوان یکی از منابع برجسته و مطلوب انرژی شناخته میشود. از جمله مهمترین ویژگیهای این نوع انرژی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تجدیدپذیر بودن: خورشید منبعی بیپایان از انرژی فراهم میسازد که برخلاف منابع فسیلی، پایانپذیر نیست.
پایداری زیستمحیطی: فرآیند بهرهگیری از انرژی خورشیدی بدون تولید آلودگی انجام میگیرد و اثرات منفی زیستمحیطی ندارد.
کاهش هزینهها: در سالهای اخیر، هزینه بهرهبرداری از این انرژی بهطور چشمگیری کاهش یافته و در بسیاری از نقاط جهان، مقرونبهصرفهتر از انرژی فسیلی به شمار میرود.
اطمینانپذیری: این منبع انرژی در بیشتر زمانها و شرایط آبوهوایی قابل دسترس است و نیاز به منابع پیچیده پشتیبان ندارد.
کاربردهای گسترده انرژی خورشیدی
کاربردهای انرژی خورشیدی، طیف وسیعی از نیازها را پوشش میدهد که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:
تولید برق: سیستمهای خورشیدی میتوانند انرژی مورد نیاز خانهها، واحدهای تجاری و صنایع را تأمین کنند.
گرمایش آب: با بهرهگیری از انرژی خورشید، میتوان آب مورد استفاده در بخشهای مسکونی، تجاری یا صنعتی را گرم کرد.
خشکسازی محصولات کشاورزی: این انرژی جایگزینی مناسب برای سوختهای فسیلی در خشککردن محصولات کشاورزی محسوب میشود.
پمپاژ آب: سامانههای خورشیدی قادرند آب را برای آبیاری یا مصارف صنعتی بدون نیاز به برق شهری پمپاژ کنند.
نقش پنلهای خورشیدی در تأمین برق اضطراری
یکی از برجستهترین قابلیتهای پنلهای خورشیدی، امکان استفاده از آنها در مناطقی است که به شبکه برق سراسری دسترسی ندارند. این پنلها بدون نیاز به منابع آبی، قادرند در شرایط اضطراری یا در مکانهای دورافتاده، برق مورد نیاز را فراهم آورند. از جمله مکانهایی که این پنلها در آنها بهکار گرفته میشوند، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
مراکز درمانی و بیمارستانها
ویلاها و ساختمانهای دورافتاده با سقف شیبدار
بانکها، مجتمعهای مسکونی و شرکتها
بزرگراهها، پایههای چراغ راهنمایی، تیرهای روشنایی
دکلهای مخابراتی، پارکها و محوطههای عمومی
مقاله پیشنهادی: انرژی خورشیدی چیست و چگونه به برق تولید میشود؟
طول عمر استاندارد صنعت این پنلها در حدود 25 تا 30 سال است.
پنلهای خورشیدی حتی در روزهایی که آسمان ابری است نیز قادر به فعالیت هستند، اما در طول شب نمیتوانند عمل تولید انرژی را انجام دهند. علت این موضوع به پدیدهای علمی به نام اثر فتوولتائیک بازمیگردد؛ فرآیندی که در آن سلولهای خورشیدی با دریافت نور خورشید تحریک میشوند و در نتیجه آن، جریان برق در مدار شکل میگیرد.
بارش باران میتواند مزایایی برای پنلهای خورشیدی به همراه داشته باشد. در فرآیند بهرهبرداری از انرژی خورشیدی، تمیز بودن سطح پنلهای فتوولتائیک نقش مهمی در کارایی آنها ایفا میکند. باران بهطور طبیعی گردوغبار، آلودگی، فضولات پرندگان و سایر ذرات مزاحم را از سطح پنلها شستوشو میدهد و بدین ترتیب موجب میشود صفحات خورشیدی توان جذب بیشتری از نور خورشید داشته باشند.
لطفا فرم زیر را به دقت پر کنید تا مشاورین ما در اسرع وقت با شما تماس حاصل فرمایند.