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.

پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

این پنل‌ها از تجمع چندین سلول خورشیدی ساخته می‌شوند که به عنوان فتوولتائیک شناخته می‌شوند. سلول‌های خورشیدی معمولاً از موادی مانند سیلیکون ساخته می‌شوند که ویژگی‌های نیمه‌رساناها را دارند. ساختار این سلول‌ها از دو لایه تشکیل شده است: لایه مثبت و لایه منفی. این دو لایه با هم یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کنند، مشابه میدانی که در باتری‌ها وجود دارد.

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

سقف یک خانه به مساحت کافی برای نصب پنل‌های خورشیدی نیاز دارد تا انرژی الکتریکی تولید شده را فراهم کند. همچنین، پنل‌های خورشیدی قادر به تولید انرژی اضافی در طول روز هستند که می‌تواند در شب مورد استفاده قرار گیرد.

سیستم‌های کنتور به صاحبان پنل‌های خورشیدی این امکان را می‌دهند که اگر سیستم تولید انرژی بیشتری از نیاز خانه داشته باشد، اضافی تولید کرده و به شبکه برق بفروشند. این به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به عنوان تولیدکننده‌های انرژی عمل کرده و همزمان از درآمدی جدید نیز بهره‌برداری 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.

مزیت‌های پنل‌های خورشیدی

استفاده از پنل‌های خورشیدی یا سولار پنل (Solar Panel) جهت تولید انرژی الکتریکی با استفاده از نور خورشید، به عنوان یکی از گزینه‌های پرطرفدار در سراسر جهان برای تولید انرژی تجدیدپذیر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این تکنولوژی، به دلیل اهمیت و تجدیدپذیری منابع انرژی، در حال افزایش روزافزون است.

در حالتی که نور خورشید بر روی پنل‌های خورشیدی تابیده می‌شود، انرژی نور تبدیل به انرژی الکتریکی می‌شود. در نتیجه، با هر متر مربع از سطح پنل خورشیدی، در شرایط هوای بدون ابر و آلودگی، حدود 1 کیلووات برق تولید می‌شود.

فواید دیگری که با استفاده از پنل‌های خورشیدی به‌دست می‌آید، عبارتند از:

1. عدم وابستگی به برق شهری: پنل‌های خورشیدی به طور مستقل از شبکه برق عمل می‌کنند، به این معنی که نیازی به وابستگی به برق شهری ندارند.
2. هزینه نصب کمتر: نصب و راه‌اندازی پنل‌های خورشیدی در مقایسه با تجهیزات آفتاب‌گرمایی یا سایر منابع تولید برق از منابع فسیلی، هزینه‌های کمتری دارد.
3. عمر طولانی: پنل‌های خورشیدی با مراقبت مناسب، می‌توانند تا ۳ دهه یا بیشتر نیز عملکرد کنند، به‌طوری‌که پس از پرداخت هزینه نصب اولیه، انرژی تولیدی به مدت مدید و بدون هزینه بهره‌برداری فراهم می‌شود.
4. محیط زیستی: با تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر، از منابع طبیعی مانند ذغال‌سنگ و نفت کمتر استفاده می‌شود، که به حفظ محیط زیست کمک می‌کند.
5. اقتصادی‌ترین راه تولید انرژی: با توجه به تغییرات جهانی در آب و هوا و افزایش هزینه‌های سوخت‌های فسیلی، پنل‌های خورشیدی به عنوان یک راهکار اقتصادی‌تر و پایدارتر در تولید انرژی مطرح می‌شوند.

در نتیجه، بهره‌برداری از پنل‌های خورشیدی به‌عنوان یک منبع تجدیدپذیر و پاک، نه‌تنها به تولید انرژی کمک می‌کند بلکه به حفظ محیط زیست و توسعه اقتصادی نیز سهم مهمی دارد.

شدت تابش خورشیدی در ایران

هم اکنون در ایران، میانگین شدت تابش خورشیدی در روز به ازای هر 1 متر مربع از سطح پنل، حدود 0.85 کیلووات انرژی تولید می‌کند. این میزان تابش خورشیدی در نقاط جنوبی و جنوب شرقی کشور به ویژه بیشتر است. به همین دلیل، استفاده از پنل‌های خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر در ایران، امکان‌پذیری بالایی دارد.

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.