امروزه بحث استفاده از سوخت‌های فسیلی و معایب آن با توجه به گرمایش جهانی زمین بسیار داغ می‌باشد. چراکه این نوع از سوخت‌ها علاوه بر اینکه منابعی محدود می‌باشند و به‌زودی رو به پایان خواهند رفت و آلودگی‌ها و مشکلات زیست‌محیطی زیادی ازجمله آلودگی هوا، خاک و آب را در پی دارند. یکی از بهترین راهکارها با بهره‌وری بالا استفاده از یکی از بهترین ابداعات بشر یعنی صفحات خورشیدی است؛ بنابراین در این نوشتار از سازه افزار در کنار شما هستیم تا دانش شما را در زمینه این منابع انرژی پرکاربرد و ارزشمند بالا ببریم، بنابراین با وبلاگ سازه افزار همراه شوید تا بیشتر بدانیم.
پنل خورشیدی چیست؟
صفحه‌ی خورشیدی یا پنل خورشیدی اختراع بی‌نظیری برای بشر محسوب میشوند، چراکه انسان‌ها می‌توانند به چشمه بی‌پایان انرژی که خورشید دست پیدا کنند. درواقع به‌جرئت میتوان گفت که استفاده از پنل‌های خورشیدی می‌تواند جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی باشد، چراکه این منبع انرژی با آلودگی‌های زیست‌محیطی همراه نبوده و از طرفی منبعی بی‌پایان به‌حساب می‌آید. به‌طورکلی پنل خورشیدی پایه و اساس هر پروژه موفق خورشیدی و تقریباً در همه‌جا قابلیت استفاده دارد. لازم به ذکر است که ازآنجاکه هر یک صفحه خورشیدی مقداری خاص انرژی تولید میکند، به همین دلیل قطعات و کارخانه‌ها تولیدات خود را شامل چند صفحهٔ خورشیدی ارائه میدهند.
تاریخچه مختصر ابداع پنل‌های خورشیدی
شاید برای شما هم جالب باشد اگر بدانید که پیشرفت و استفاده از انرژی خورشیدی تقریباً به 100 سال پیش برمی‌گردد. زمانی که از انرژی خورشیدی برای تولید بخارآب استفاده می‌شد و بخار نیز برای به حرکت درآوردن و عملکرد ماشین‌های مختلف مورداستفاده قرار می‌گرفت؛ اما این مسئله تنها پیشینه‌ای برای استفاده از انرژی خورشید به شکل مکانیکی بود و در سال 1893 بود که چارلز فریت اولین سلول خورشیدی اصل را ساخت. سلولهای خورشیدی فریت با استفاده از ورقه‌های آغشته به سلنیم و یک ورقه نازک از جنس طلا ساخته‌شده بود. پس‌ازآن راسل اُهل مخترع آمریکایی اولین سلول خورشیدی سیلیکونی دنیا را در سال 1941 در آزمایشگاه بل اختراع کرد و پس‌ازآن بود که با بهره‌گیری از این اختراع اهل اولین پنل خورشیدی جهان در سال 1954 در همان آزمایشگاه ساخت.
جالب است بدانید که اکثر مردم در دهه 70 میلادی برای اولین بار پنل های خورشیدی را در ماشین‌حساب‌ها مشاهده کردند و امروزه پنل‌های خورشیدی برای شارژ کردن تجهیزات گسترده‌ای مورداستفاده قرار می‌گیرند، به‌عنوان‌مثال از پنل‌های خورشیدی میتوان در راستای تأمین انرژی خانه‌ها و مجتمع‌های تجاری استفاده کرد. همچنین جالب است بدانید که ساختمان شرکت گوگل در کالیفرنیا نیز برای تأمین انرژی خود از پنل‌های خورشیدی بهره می‌برد.
بیشتر بخوانید: گرمایش از کف ساختمان
انواع پنل‌های خورشیدی
همان‌طور که در طول مقاله نیز اشاره کردیم صفحات خورشیدی از سلولهای خورشیدی ساخته میشوند که ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها نیز سیلیکون می‌باشد. حال با توجه به این اطلاعات شما را به آشنایی با انواع صفحات خورشیدی در این بخش از سازه افزار می‌کنیم.
۱. سلول خورشیدی مونوکریستالی
باید بدانید که سیلیکون به‌عنوان ماده‌ی اولیه ساخت سلولهای خورشیدی هر چه خالص‌تر باشد قابلیت و توانایی بیشتری برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته بیشتر خواهد داشت. در همین راستا باید بدانید که مونو به معنای «تک» است و همان‌طور که از این نام پیداست، سلولهای صفحه خورشیدی مونوکریستالی از یک کریستال سیلیکونی خالص ساخته‌شده‌اند. همچنین، لازم به ذکر است که این نوع صفحات، صفحه سیلیکونی تک کریستالی نیز نامیده میشوند، زیرا فقط از یک کریستال برای ساخت آن‌ها استفاده میشود.
مزایای سلول خورشیدی مونوکریستالی
صفحات مونوکریستالی به کمترین مقدار فضا نیاز دارد و مساحت کوچکی را روی بام اشغال میکند.
- طول عمر میانگین صفحات خورشیدی مونوکریستالی حدود 25 سال است.
- کارایی این صفحات در شرایط نوری یکسان، بهتر از صفحات پلیکریستالی است.
- علاوه بر این، صفحات خورشیدی مونوکریستالی تا چهار برابر مقدار انرژی الکتریکی بیشتری را در مقایسه با صفحات خورشیدی فیلم نازک تولید میکنند.
به‌طور خلاصه، صفحات خورشیدی مونوکریستالی، پربازده‌‌ترین و محبوب‌‌ترین فناوری در بازار بوده و عموماً در دسترس هستند. همچنین، کمترین مساحت را روی بام اشغال میکنند و جابه‌جایی و استفاده از آن‌ها آسان است.
معایب این نوع از پنل‌های خورشیدی
- صفحات خورشیدی مونوکریستالی گران هستند
- به‌طورکلی این نوع صفحات از یک کریستال سیلیکونی ساخته میشوند، بنابراین، اگر اندکی از مساحت صفحه خورشیدی با برف، خاک یا سایه پوشیده شود، ممکن است کل مدار قطع شود.
- در فرایند ساخت اتلاف مقدار زیادی سیلیکون خالص وجود دارد
- با افزایش دما، بازده این صفحات بیشتر میشود؛ به‌عبارت‌دیگر، در هوای گرم و هنگام تابش کامل آفتاب بهتر کار میکنند و طبیعتاً در ماهای پایین کارایی کمتری خواهند داشت.
۲. صفحات خورشیدی پلیکریستالی
جالب است بدانید که واژه پلی به معنی «چند» است و همان‌گونه که از نام آن مشخص است برای ساختن این سلول خورشیدی، چند کریستال سیلیکونی خالص مختلف باهم ترکیب میشوند. این سلولها راست‌گوشه هستند و در مقایسه با صفحات خورشیدی مونوکریستالی، سیلیکون کمتری نیاز دارند که باعث میشود هزینه کمتری نیز داشته باشند. علاوه بر این، سلولهای پلیکریستالی نسبت به سلولهای مونوکریستالی بازدهی کمتری دارند و نخستین بار در سال 1981 به بازار عرضه شدند.
به‌طورکلی برای ساختن سلولهای پلیکریستالی، سیلیکون خام خالص را ذوب میکنند و داخل یک قالب مربعی می‌‌ریزند تا خنک شود، سپس آن را به‌صورت ویفرها یا صفحات نازک کاملاً مربعی برش میدهند. در صفحه خورشیدی پلیکریستالی یک آرایش بلوری غیریکنواخت وجود دارد که به دلیل انعکاس مقداری نور به عقب، کمی آبی‌‌تر به نظر می‌‌رسد. امروزه قیمت صفحات خورشیدی پلیکریستالی پایین آمده است و در ایالات‌متحده آمریکا، بریتانیا، استرالیا و دیگر بازارهای محلی محبوبیت دوباره پیداکرده‌اند.
مزایای صفحات خورشیدی پلیکریستالی
- فرایند تولید سیلیکون پلیکریستالی، ساده‌‌تر و کم‌‌هزینه‌‌تر است.
- ساخت این نوع صفحه مقرون‌به‌صرفه است و بازدهی خوبی دارد
- معمولاً در دسترس بوده و جابه‌جایی و استفاده از آن آسان است.
معایب این نوع از پنل‌های خورشیدی
- صفحات خورشیدی پلیکریستالی، قدرت تحمل کمتری نسبت به گرما دارند.
- این نوع صفحه نسبت به صفحه خورشیدی مونوکریستالی اندکی کم‌‌بازده‌‌تر است.
- این صفحه در مقایسه با صفحه خورشیدی مونوکریستالی و فیلم نازک ازنظر زیبایی چندان جالب‌توجه نیست، چراکه به دلیل داشتن چندرنگ آبی متفاوت، ظاهر یکنواختی ندارد.
۳. سلولهای خورشیدی نوار رشته‌‌ای
به‌طورکلی ساخت سلولهای خورشیدی نوار رشته‌‌ای طی فرایندی صورت می‌‌گیرد که در آن نوارها و ورق‌‌های سیلیکونی مولتی‌‌کریستالی ساخته میشوند. در این فرایند، سیم‌‌های مقاوم در برابر دمای بالا از داخل سیلیکون مذاب بیرون کشیده میشوند تا نوار نازک مولتی‌‌کریستالی از بلورهای سیلیکونی ساخته شود. سپس، این نوارهای بسیار نازک به طول‌‌های مختلف بریده میشوند. همچنین جالب است بدانید که این فرایند نخستین بار در دهه 1970 مورداستفاده قرار گرفت.
مزایای سلولهای خورشیدی نوار رشته‌‌ای
- این صفحات هزینه تولید پایین‌‌تری دارند و استفاده از آن‌ها آسان است.
معایب صفحات نوار رشته‌‌ای
- ساخت آن‌ها به انرژی بیشتری نیاز دارد.
- ازنظر فضای مورداستفاده، کمترین بازدهی را دارند.
بیشتر بخوانید: تاسیسات و موتور خانه در سیستم گرمایش ساختمان
۴. سلولهای خورشیدی فیلم نازک
به‌طورکلی این نوع از سلولها نسل دوم سلولهای خورشیدی هستند و از ادغام یک یا چندلایه نازک از مواد PV یا فیلم نازک روی یک لایه فلز، شیشه، پلاستیک و غیره ساخته میشوند. ضخامت فیلم از چند نانومتر تا ده‌‌ها میکرومتر متغیر است، بااین‌وجود سلول خورشیدی باضخامت خیلی کمتر از فیلم نازک نیز در جهان وجود دارد. در همین راستا انواع صفحات خورشیدی فیلم نازک بر اساس مواد سازنده آن‌ها به شرح زیر است:
- سیلیکون آمورف
- سلنید گالیوم ایندیوم مس
- تلورید کادمیوم
مزایای سلولهای خورشیدی فیلم نازک
- صفحات خورشیدی فیلم نازک در مقایسه با فناوری سلول خورشیدی سیلیکونی کریستالی معمولی، ارزان‌‌تر هستند و البته بازدهی کمتری نیز نسبت به آن دارند.
- تولید گسترده صفحات خورشیدی فیلم نازک نسبت به سلولهای کریستالی پیچیدگی کمتری دارد.
- در مقایسه با سایر صفحات خورشیدی مونوکریستالی ارزان‌‌تر هستند.
- ظاهر یکنواخت صفحات خورشیدی فیلم نازک جذاب‌‌تر است و میتوان به‌منظور زیباسازی از آن‌ها استفاده کرد.
- به دلیل انعطاف‌‌پذیر بودن، این صفحات کاربردهای بسیاری دارند.
- صفحات فیلم نازک مقاومت دمایی بالایی دارند، یعنی دمای بالا و سایه تأثیر کمتری روی آن‌ها دارد.
معایب این نوع از صفحات
- به فضای زیادی نیاز دارند و معمولاً برای مصارف مسکونی مناسب نمی‌باشند
- ساختار پشتیبانی جانبی، کابل‌‌ها، نگهداری و غیره برای نصب صفحه خورشیدی فیلم نازک، این سیستم را هزینه‌‌بر میکند.
- طول عمر کل صفحات خورشیدی نازک نسبت به صفحات خورشیدی پلیکریستالی و مونوکریستالی کمتر است.
۵. سلولهای خورشیدی سیلیکونی آمورف یا بی‌شکل
سلول خورشیدی سیلیکونی آمورف که زیرمجموعه‌‌ای از سلول خورشیدی فیلم نازک سیلیکونی است، اخیراً در بازار محبوبیت خاصی پیداکرده است. این نوع سلول خورشیدی، نیاز کمتری به سیلیکون نسبت به سلولهای خورشیدی کریستالی دارد و نسبت به صفحات خورشیدی پلیکریستالی یا مونوکریستالی از بازدهی خیلی کمتری برخوردار است می‌باشد.
۶. صفحات فتوولتائیک یکپارچه ساختمان
این نوع از صفحات معمولاً برای بخشی از ساختمان همچون دیوارها، پشت‌بام، سردرها، پنجره‌‌ها و غیره که ممکن است با مواد فتوولتائیک تناسب داشته باشند، طراحی میشود. درواقع این صفحات بسیار خوب و زیبا به نظر اما متأسفانه، فتوولتائیک یکپارچه ساختمان در مقایسه با سایر سلولها و صفحات PV، سیستم بسیار گران و کم کارآمدتری می‌باشد؛ بنابراین، استفاده از این نوع از سیستم‌ها برای مصارف خانگی و محدود توصیه نمی‌‌شود. چراکه این نوع صفحات در پروژه‌‌های عظیمی با بهره‌وری بالا می‌باشند.
۷. صفحات حرارتی خورشیدی
به‌طورکلی این سیستم برق خورشیدی متفاوت با آن چیزی است که در بالا ذکر شد. این صفحات الکتریسیته تولید نمی‌‌کنند بلکه از طریق خورشید، گرمای لازم برای گرم کردن آب استخر یا مصارف عمومی در خانه تأمین میکنند. از برخی از صفحات حرارتی خورشیدی میتوان برای گرم کردن و تهویه هوا نیز استفاده کرد.
بهترین پنل خورشیدی برای مصارف خانگی کدام است؟
به‌طورکلی تصمیم‌‌گیری در مورد اینکه بهترین صفحه خورشیدی کدام است، کمی دشوار است. همان‌طور که می‌‌دانید همواره بحث هزینه و ارزش خرید و فضای در دسترس معیارهای اصلی برای انتخاب صفحات خورشیدی مناسب است؛ بنابراین، به‌طور خلاصه درباره‌ی هر یک از این دو فاکتور گفت‌وگو می‌کنیم.
- فضا
ازآنجایی‌که اکثر ما فضای بزرگی روی بام، پنجره‌‌ها و غیره نداریم، صفحه خورشیدی فیلم نازک و پس‌ازآن صفحات خورشیدی کریستالی بهترین گزینه‌ها برای ساختمان‌های محدود ما خواهند بود. همچنین اگر بحث هزینه برای شما از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و در کنار آن فضا نیز مهم به‌حساب می‌آید، استفاده از صفحات خورشیدی مونوکریستالی یا پلی کریستالی انتخاب‌های مناسبی بوده و جالب است بدانید که مزایای یکسانی دارند، جز اینکه صفحات خورشیدی مونوکریستالی نسبت به صفحات پلیکریستالی ازنظر فضا کارآمدترند و اندکی بیشتر توان الکتریکی تولید میکنند. همچنین لازم به ذکر است که صفحات خورشیدی پلیکریستالی کمی ارزان‌‌تر و ازنظر فضا کم بازده‌تر می‌باشند. درواقع پنل‌های پلیکریستالی در مقایسه با صفحات مونوکریستالی اندکی فضای بیشتری را اشغال میکنند.
- هزینه
قیمت صفحه‌های خورشیدی معمولاً به‌صورت قیمت بر وات بوده و برحسب دلار بیان میشود؛ بنابراین اگر به دنبال ارزان‌‌ترین قیمت در هر توان نامی باشیم، باید صفحات خورشیدی مونوکریستالی و پلیکریستالی مختلف موجود در بازار و اینترنت را با یکدیگر مقایسه کنیم.
بیشتر بخوانید: پکیج چیست و مزایا و معایب آن
کاربردهای گسترده سلولهای خورشیدی
کاربردهای پنل‌های خورشیدی بسیار گسترده و متنوع می‌باشد که ازجمله آن‌ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد که شامل:
-
سیستم گرمایشی کارا در خانه و تأمین آب گرم مصرفی
یکی از موارد استفاده از سلولهای خورشیدی تأمین آب گرم برای سیستم‌های گرمایشی در ساختمان است. لوله‌های آبی که بر روی سقف نصب‌شده‌اند آب را پس از گرم کردن به داخل ساختمان پمپاژ میکنند. با استفاده از آب گرم تهیه‌شده در لوله‌ها میتوان از آن‌ها در سیستم‌های گرمایش از کف نیز بهره برد. همچنین به‌جای استفاده از آب‌گرم‌کن‌های گازی یا برقی میتوان از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب ساختمان استفاده نمود. استفاده از پانل‌های خورشیدی مقرون‌به‌صرفه ترین روش برای تأمین آب گرم است و نقش مؤثری در کاهش مصرف انرژی گاز و برق ایفا میکند.
-
تأمین انرژی برق برای ساختمان
انرژی برقی که توسط سلولهای خورشیدی تأمین میشود می‌تواند یک پمپ را برای به جریان انداختن آب در ساختمان به کار بیندازد و نهایتاً برق موردنیاز برای ساختمان را با یک مبدل در ساختمان تهیه نماید. درواقع پس‌ازآنکه انرژی خورشیدی تبدیل به انرژی برق شد، این جریان برق با استفاده از اینورتر به برق AC تبدیل میشود. انرژی برق تولیدشده توسط پانل‌های خورشیدی با استفاده از وسایل ایمنی و ترانسفور سوئیچ‌ها قادر به روشن نمودن ساختمان می‌باشد.
-
گرم کردن آب استخر
جالب است بدانید که با استفاده از روکش خورشیدی به‌آسانی میتوان آب استخر را گرم نمود و از حضور در آن لذت برد. درواقع سیستم گرمایش آب گرم از صفحات گرمایشی که بر روی پشت‌بام نصب‌شده تشکیل‌شده و پس از جذب گرمای خورشید آن را به سمت استخر هدایت میکند.
-
سیستم‌های تهویه مطبوع
با استفاده از فن‌ها و سیستم‌های تهویه خورشیدی میتوان به میزان قابل‌توجه مصرف انرژی را بهینه‌سازی نمود و هزینه‌های جاری را کاهش داد. چراکه دستگاه‌های تهویه نظیر فن سرویس بهداشتی، آشپزخانه، حمام و دستگاه‌های تهویه مطبوع که در طول روز کار میکنند مصرف انرژی بالایی دارند، ازاین‌رو با استفاده از انرژی تجدید پذیر خورشیدی و پانل‌های خورشیدی میتوان تأمین انرژی مناسبی برای سیستم‌های تهویه تهیه کرد.
-
تأمین روشنایی فضای باز
جالب است بدانید که با استفاده از صفحات خورشیدی میتوان در طول روز باتری‌ها و یا وسایل شارژی را شارژ نمود و در شب برای روشن کردن لامپ‌هایی که در محوطه ساختمان و باغچه‌ها تعبیه‌شده‌اند استفاده کرد.
-
خشک‌کن خورشیدی و آب‌شیرین‌کن خورشیدی
به‌طورکلی در خشک‌کن‌های خورشیدی میتوان با استفاده از انرژی خورشیدی به‌راحتی فرآیند خشک‌کردن مواد غذایی و البسه را انجام داد. از طرفی میتوان با استفاده از پنل‌های خورشیدی میتوان در مناطقی که آب آن‌ها شور بوده و دسترسی به آب شیرین ندارند استفاده نموده و آب را تحت تبخیر قرار داده و از آب شیرین املاح گرفته استفاده کرد.
تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی
به‌طورکلی این دو محصول ازنظر عملکرد تفاوتی با یکدیگر ندارند. چراکه از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی یک ماژول خورشیدی ساخته میشود و از قرار دادن چند عدد ماژول خورشیدی در کنار هم یک صفحه یا پنل خورشیدی ساخته میشود. همچنین لازم به ذکر است که عموماً در مصارف بزرگ ردیف‌های زیادی از صفحات خورشیدی را در کنار هم قرار تا یک سری بزرگ از آن‌ها ساخته و مورداستفاده کلان قرار دهند.
مشاهده کنید: بروزترین مرکز آگهی های کالا و خدمات ساختمانی
سخن پایانی
همان‌طور که مثل همیشه با وبلاگ سازه افزار همراه بودید، در این نوشتار به توضیح درباره‌ی انواع سلولهای خورشیدی و مصارف آن پرداختیم. همان‌طور که دیدید اختراع سلولهای خورشیدی ازجمله ارزشمندترین اختراعات بشر می‌باشد چراکه با رو به پایان رفتن منابع مختلف منبع قابل‌اعتمادی برای تولید انرژی به‌حساب می‌آید. در وایان نیز امیدواریم که این مقاله جامع برای شما عزیزان مفید واقع‌شده باشد.