کدام یک از انواع مختلف پنلهای خورشیدی، Mono ، Poly و یا thin film مناسبتر میباشد؟
اگر تصمیم به خرید پنل خورشیدی دارید این سوال برایتان مطرح میشود که کدام یک از انواع مختلف پنل خورشیدی مناسبتر میباشد. برای خرید پنل خورشیدی، پارامترهای زیادی وجود دارد که میبایست در نظر گرفت. در اینجا میخواهیم با بررسی انواع مختلف پنل خورشیدی موجود در بازار به ذکر ویژگیها، مزایا و معایب هر یک پرداخته و شما را در انتخاب نوع مناسب کمک نمائیم.
تعاریف:
- کریستال سیلیکونی
- مونوکریستال
- پولی کریستال
- لایه نازک
- فتوولتائیک با ساختار ترکیبی
کریستال سیلیکونی (Crystalline Silicon (c-Si
تقریبا 90درصد فتوولتائیکهای امروزی بر پایه انواع مختلف سیلیکون میباشند. سیلیکون در شکلهای مختلفی در ساخت پنلهای خورشیدی مورد استفاه واقع میشود. تفاوت اصلی آنها در میزان خالص بودن سیلیکون میباشد. اما این به چه مفهومی هست؟ هر چقدر مولکولهای سیلیکون به نحو بهتری کنار همدیگر قرار بگیرند، سلول خورشیدی حاصل، انرژی بیشتری را به الکتریسیته تبدیل خواهد کرد. این معیار یعنی درجه خلوص سیلیکون، تعیین کننده مقدار راندمان پنل نیز خواهد بود. البته، راندمان نباید معیار اولیه شما در انتخاب باشد. در ادامه خواهیم گفت که قیمت و ویژگیهای محل نصب، عوامل تعیین کننده اولیه میباشند. کریستال سیلیکونی ماده اولیه تولید پنلهای Monocrystalline و Polycrystalline میباشد.
مونوکریستال Monocrystalline
سلولهای خورشیدی ساخته شده از مونو کرستال را سیلیکون کریستال ساده (single-crystal-Si) نیز مینامند و به راحتی از رنگ و شکل ظاهرشان قابل تشخیص میباشند. شکل ذیل نمونه ای از این نوع پنلها را نشان میدهد.
سلولهای خورشیدی مونو کریستال از قالبهای سیلیکونی ساخته میشوند که شکل استوانه ای دارند. برای افزایش کارائی و کاهش هزینه این سلولهای خورشیدی، چهار گوشه این سلولهای استوانی برش داده میشوند.
قالب استوانه ای single Crystal با رسوب یکنواخت در زیر منبع سیلیکون مذاب در دمای حدود 1500 درجه سانتیگراد رشد داده میشود. سیلیس حاصل شده از این فرآیند هنگام سرد شدن، حالت کریستالی پیدا میکند. فرآیند سرد شدن یا انجماد سیلیس مذاب تعیین کننده ماهیت کریستالهای سیلیس تولید شده خواهد بود. هرچه سرعت انجماد کند تر باشد، می توان کریستالهای درشت تری از سیلیس را تولید نمود این کار با سرعت بسیار پائینی انجام میپذیرد بطوری که ممکن است تا هفته ها و حتی ماهها بطول بیانجامد.
مزایا:
- راندمان بالا بدلیل استفاده از سیلیکون با خلوص بالا
(راندمان این پنلها معمولا از 15 تا 20 درصد میباشد)
- ابعاد کوچکتر
(بدلیل تولید توان بیشتر، در مقایسه با سایر انواع دیگر پنل، امکان ساخت پنل با توان مشخص در ابعاد کوچکتر وجود دارد)
- عمر مفید بیشتر (عمدتا تا 25 سال)
- عملکرد بهتر در شرایط تابش کم
معایب:
- قیمت بالاتر
- قطع جریان (تولید برق) درصورتی که بخشی از پنل تحت تاثیر سایه قرار گیرد. (باید توجه داشت که با استفاده از اینورترهای میکرو بجای اینورترهای استرینگ مرکزی میتوان این مشکل را تا حدودی رفع نمود)
- هدر رفتن سیلیکون در فرایند ساخت بدلیل برش خوردن لبه های استوانه.
- کارائی کم در مناطق خیلی گرم
(در مناطق خیلی گرم استفاده از پنلهای مونو کریستال توصیه نمیشود. بدلیل سطح تیره تر، حرارت بیشتری را از انرژی تابشی خورشید جذب می کند. به همین دلیل میزان افزایش مقاومت الکتریکی سیستم در اثر گرمتر شدن نیز بیشتر خواهد بود و افت توان بیشتری از پنل خورشیدی را باعث خواهد شد)
سلولهای خورشیدی سیلیکونی Polycrystalline
اولین پنلهای خورشیدی از این نوع که با عنوان multi-crystalline silicon (mc-Si) و یا polysilicon (p-Si) نیز شناخته میشوند در سال 1981 به بازار عرضه گردید. برخلاف نوع قبلی، ساخت این پنلها نیازی به پروسه رشد سیلیکون مذاب ندارد.
ابتدا سیلیکون خام به حالت مذاب تبدیل میشود سپس در قالبهای مربعی ریخته شده و بعد از خنک شده در اندازه های دقیق برش داده میشوند.
مزایا:
- فرایند ساخت ساده تر و در نتیجه ارزانتر
- هدر رفت کمتر سیلیکون در فرایند ساخت
- مناسب برای مناطق خیلی گرم بدلیل تغییرات کم توان با دما
معایب:
- راندمان نسبی کمتر
- ابعاد نسبی بزرگتر و در نتیجه فضای نصب بزرگتر
- رنگ ظاهری نامناسبتر
سلولهای خورشیدی موسوم String Ribbon نوع دیگیری از سلولهای پلی کریستال هستند که در فرایند ساخت آنها، سیمهای مقاوم به دما از میان سیلیکون کشید میشود که نوارهای نازک سیلیکون را نتیجه میدهد. فرایند ساخت مشابه نوع پولی کریستال میباشد. اولین بار شرکت Evergreen Solar از این تکنولوژی در ساخت پنل استفاده کرد.
مزایا:
- مقدار سیلیکون استفاده شده کمتر. تقریبا نصف مقدار مورد استفاده در نوع مونوکریستال
معایب:
- هزینه ساخت بالا
- راندمان پائینتر
- فضای مورد استفاده بیشتر جهت تولید توان مشخص
لایه نازک (Thin-Film (TFSC
کنارهم قرار دادن چندین لایه نازک مبنای ساخت این پنلهای خورشیدی میباشد. بر اساس اینکه این لایه ها از چه ماده ای تشکیل یافته باشند، به چندین بخش ذیل تقسیم میگردند:
- Amorphous silicon (a-Si)
- Cadmium telluride (CdTe)
- Copper indium gallium selenide (CIS/CIGS)
- Organic photovoltaic cells (OPC)
این پنلها دارای راندمان پائینی میباشند ولی انتظار میرود که در آینده نزدیک راندمان آنها تا 16درصد افزایش یابد.
مزایا:
- فرایند تولید آسانتر از انواع کریستالی
- ظاهر خوش آیندتر بدلیل یکنواختی رنگ
- قابلیط انعطاف که امکان استفاده در کاربردهای مختلف را مقدور میسازد
- مقاومت خوب در مقابل دمای بالا
- در مواردی که فضای نصب محدودیتی نداشته باشد، گزینه مناسبی است
معایب:
- بدلیل نیاز به فضای بیشتر چندان استقبال نشده
- توان تولیدی کمتر (یک چهارم توان تولیدی در مقایسه با پنلهای نوع مونوکریستال
- بدلیلی مساحت بیشتر برای نصب نیاز به استراکچر بزرگتر و در نتیجه پر هزینه تری دارد.
- طول عمر کمتر و در نتیجه مدت گارانتی کمتر
انواع مختلف پنلهای خورشیدی لایه نازک:
-Amorphous Silicon (a-Si)
Cadmium Telluride (CdTe) Solar Cells
Copper Indium Gallium Selenide (CIS/CIGS) Solar Cells
سلولهای خورشیدی با ساختار ترکیبی Building-Integrated (BIPV)
سلولهای خورشیدی با ساختار ترکیبی در مقایسه با انواعی که پیش از این بدانها پرداختیم دارای تنوع در کاربرد بیشتری میباشد. کاربرد این سلولهای خورشیدی را بشکل سقف، پنجره، دیوار و سایر موارد مشابه میتوان مشاهده کرد. خانه های مدرن امروزی از چنین تکنولوژی استفاده میکنند.
امروزه متخصصان وطراحان در کشورهایی مانند ژاپن، اروپا و آمریکا، روشهای خلاقانه ای از سیستمهای برق خورشیدی فتوولتائیک را وارد کار خود کرده اند.
یک ساختمان مجهز به سیستم BIPV شامل مجموعه ای از پنلهای خورشیدی است که بخشی از ساختمان همانند سقف و نما را نیز تشکیل میدهند. بدین ترتیب علاوه بر فراهم آوردن شرایط تولید برق، در مصرف مصالح بکار رفته در سقف و نما و غیره صرفه جویی میگردد و در مجموع باعث کاهش آلاینده های محیط زیست میگردد. در ساختمانهایی که امکان وصل نمودن چنین سیتمهای برق خورشیدی فتوولتائیک مهیا باشد دیگر نیازی به ذخیره نمودن برق وجود نخواهد بود و این نوعی صرفه جویی در کاربرد این سیستمها میباشد. بعلاوه اینکه بخشی از مصرف برق تجهیزات الکتریکی ساختمان همانند روشنایی و غیره از همین برق تولیدی تامین میگردد و لذا تلفات انتقال برق از منابع دوردست از بین میرود.
یک سیستم BIPV شامل موارد ذیل میباشد:
- پنلهای خورشیدی ( لایه نازک، کریستالی، شفاف یا نیمه شفاف)
- شارژ کنترل در سیستمها منفصل از شبکه برق
- سیستم ذخیره سازی برق (مجموعه باطریها)
- اینورتر برای تبدیل برق مستقیم به متناوب
- سیستم برق پشتیبان همانند دیزل ژنراتور
- استراکچر، سیم کشی و سیستم قطع اضطراری
طراحی یک سیستم BIPV:
- تهیه لیست کاملی از وسایل برقی ساختمان و پیش بینی نصب ابزار اندازه گیری میزان برق مصرفی در بخشهای مختلف ساختمان
- تعیین نوع سیستم برق خورشیدی فتوولتائیک مناسب برای ساختمان( متصل به شبکه یا جدا از شبکه)
- تغییر در زمان استفاده از تجهیزات الکتریکی بطوریکه بیشترین زمان مصرف برق ساختمان با زمان بیشترین تولید برق سیستم خورشیدی فتوولتائیک یکسان گردد تا میزان ذخیره سازی برق به حداقل ممکن برسد و به اصطلاح اقتصادی گردد.
- تعبیه سیستم تهویه مناسب برای پائین نگه داشتن دمای سطح گنلهای خورشیدی که منجر به بالا رفتن راندمان خواهد شد.
- تعبیه سیستم گرمایش جهت حفظ دمای گنلهای خورشیدی در مناطق سردسیر جهت حفظ نقطه کار مناسب.
- استفاده از پنلهای مناسب (شفاف) جهت حفظ همزمان روشنایی ساختمان
- نصب پنلهای خورشیدی در نقاطی از ساختمان که نیاز به سایه دارند. (سایه ایجاد شده توسط خود پنلها میتواند باعث خنک شدن محیط داخلی ساختمان گردد.
- در نظر گرفتن شرایط جوی منطقه ( برف، طوفان، گرد و خاک و غیره ) در فصول مختلف سال و پیشبی نیهای مناسب
- شناسایی تمامی سازه ها و موانعی کهمنجر به سایه بر روی ساختمان میگردد جهت تعیین نقضه کلی ساختمان در جذب حداکثری انرژی خورشیدی
- مدیریت انرژی در ساختمان با استفاده از وسایل الکتریکی کم مصرف و با کیفیت.
- بکارگیری افراد متخصص و حرفه ای در نصب تجهیزان سیستم BIPV
بازدیدها: 21