انرژی خورشیدی به عنوان ارزان‌ترین منبع انرژی جهان وارد جریان اصلی تولید انرژی شده است و بسیاری از افراد راجع به اینکه چگونه پنل‌های خورشیدی می‌توانند بسیار کارآمد و ارزان باشند در عین حالی که انرژی “سبز” تأمین می‌کنند، سوال می‌پرسند. پاسخ به این سؤال به معنای درک چگونگی کار انرژی خورشیدی، چگونگی ساخت پنل‌های خورشیدی و قسمت‌های یک صفحه خورشیدی است. بیشتر پنل‌های هادی موجود در بازار از سیلیکون تک رنگ، چند کریستالی یا فیلم نازک (“آمورف”) ساخته‌شده‌اند. در این مقاله، روش‌های مختلفی را که سلول‌های خورشیدی ساخته می‌شوند و اینکه برای ساخت پنل خورشیدی به چه قسمت‌هایی نیاز دارند، توضیح خواهیم داد.
پنل های خورشیدی چگونه ساخته می‌شوند؟
سلول‌های تک کریستاله و چند کریستاله و فیلم نازک فتوولتاییک خورشیدی با تعدادی قسمت ساخته می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها سلول‌های سیلیکونی هستند. سیلیکون، عدد اتمی ۱۴ در جدول تناوبی، ماده‌ای با خواص رسانا است که به آن امکان تبدیل نور خورشید به برق را می‌دهد. هنگامی که نور با یک سلول سیلیکون در تعامل است، باعث می‌شود که الکترون‌ها به حرکت درآیند، که این امر جریان برق را ایجاد می‌کند. این پدیده به عنوان “اثر فتوولتاییک” شناخته می‌شود.
با این حال، سلول‌های سیلیکونی به تنهایی نمی‌توانند برق خانه شما را تأمین کنند. آن‌ها با یک محفظه فلزی و سیم‌کشی جفت شده‌اند که به الکترون‌های سلول خورشیدی امکان حرکت و تأمین انرژی مفید را می‌دهد. سیلیکون در تعدادی ساختار سلول مختلف وجود دارد: تک سلولی (تک رنگ)، اشکال چند کریستالی یا آمورف، که معمولاً با صفحه‌های خورشیدی فیلم نازک همراه است.
پنل های خورشیدی تک کریستال از یک بلوک بزرگ سیلیکون تولید می‌شوند و در قالب‌های ویفر سیلیکونی تولید می‌شوند. فرآیند ساخت شامل برش ویفرهای سیلیکونی است که می‌توان آن را روی یک صفحه خورشیدی چسباند. سلول‌های سیلیکونی تک کریستالی از سلول‌های خورشیدی چند کریستالی یا آمورف بسیار کارآمدتر هستند. تولید ویفرهای تک قطبی منفرد کار بیشتری دارد و به تبع آن، تولید آن‌ها نیز گران تر از سلول‌های چند کریستالی است. سلول‌های تک کریستالی به رنگ سیاه دیده می‌شوند.
سلول‌های خورشیدی چند کریستالی نیز سلول‌های سیلیکونی هستند، اما به جای اینکه در یک بلوک بزرگ تشکیل شوند و به ویفرها بریده شوند، با تشکیل کریستال‌های سیلیکونی متعدد در کنار هم تولید می‌شوند. بسیاری از مولکول‌های سیلیکون ذوب‌شده و سپس مجدداً در داخل قاب تشکیل می‌شوند. سلول‌های چند کریستالی نسبت به سلول‌های تک کریستالی کارآیی کمتری دارند، اما قیمت آن‌ها نیز ارزان تر است. آن‌ها یک رنگ مایل به آبی دارند
سرانجام، سلول‌های سیلیکونی آمورف مواد پنل خورشیدی قابل‌انعطاف ایجاد می‌کنند که اغلب در صفحه‌های خورشیدی با فیلم‌های نازک استفاده می‌شوند. سلول‌های سیلیکونی آمورف غیر کریستالی هستند و در عوض به بستری مانند شیشه، پلاستیک یا فلز وصل می‌شوند. به همین دلیل، صفحات خورشیدی فیلم‌های نازک برخلاف یک صفحه استاندارد، نازک و قابل خم شدن هستند. اگرچه بهترین استفاده‌ای که از آن‌ها می‌توان کرد برای تطبیق‌پذیری بر روی سطوح است، سلول‌های خورشیدی آمورف در مقایسه با سلول‌های تک یا چند کریستالی بسیار ناکارآمد هستند
مواد مورد استفاده
مواد مورد استفاده در ساخت سلول‌ها برای پنل‌های خورشیدی تنها بخشی از خود پنل خورشیدی است. فرآیند ساخت پنل خورشیدی معمولاً شش مؤلفه مختلف را باهم جمع می‌کند. در اینجا بخش‌های مشترک یک صفحه خورشیدی آورده شده است:
- سلول‌های خورشیدی سیلیکون
- قاب فلزی (به طور معمول آلومینیوم)
- ورق شیشه‌ای برای پوشش
- سیم استاندارد ۱۲ ولت
- سیم باس
- پلکسی گلاس
علاوه بر خود سلول‌های خورشیدی، یک صفحه خورشیدی استاندارد شامل یک پوشش شیشه‌ای در قسمت جلوی پنل است تا از دوام و محافظت سیلیکون اطمینان حاصل شود. در زیر قسمت بیرونی شیشه، پنل دارای یک عایق و یک صفحه محافظ پشتی است که به محدود کردن اتلاف گرما و رطوبت داخل پنل کمک می‌کند. عایق از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا افزایش دما منجر به کاهش راندمان می‌شود و در نتیجه خروجی پنل خورشیدی پایین می‌آید. بنابراین، تولیدکنندگان پنل‌ها باید عایق را به نحوی مصرف کنند تا اطمینان حاصل شود که بدون اینکه فناوری بیش از حد گرم شود، بیش‌ترین انرژی ممکن استحصال شود.
دیدگاهتان را بنویسید