پنل خورشیدی

 سولار پنل / پنل فتوولتائیک

太阳能电池

photovoltaic panel / Solar panel

پنل خورشیدی فتو به معنی نور و ولتاییک به معنی الکتریسیته می باشد. پنل خورشیدی یک قطعه الکترونیکی ساخته شده از ویفر های سیلیکونی است که  انرژی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند. که یک فرایند فیزیکی و شیمیایی است .

برق تولید شده در طول روز در باطری ذخیره و در طول روز مورد استفاده قرار می گیرد.
خورشید در هر ثانیه حدود ۱۰۰۰ ژول انرژی به هر متر مربع از سطح زمین منتقل می‌کند. که با جمع‌آوری کردن آن می‌توان انرژی مورد نیاز برای کارهای مختلفی را تأمین و یا ذخیره کرد.
چند سلول خورشیدی یک سلول خورشیدی را تشکیل می دهند و چند پنل یا ماژول میتوانند از طریق سیم کشی به هم متصل شوند تا یک آرایه خورشیدی را تشکیل دهند. هر چه پنل بیشتری به کار ببرید، انرژی بیشتری تولید خواهد شد.
امروزه با نیروگاه های تولید برق خانگی یا صنعتی میتوان برق مورد نیاز را تولید و مازاد آنرا به شبکه سراسری برق فروخت.

نحوه کار پنل خورشیدی

• فوتون ها در نور خورشید به سلول خورشیدی برخورد می کنند . و توسط مواد نیمه هادی مانند سیلیکون جذب می شوند.
• الکترون ها را از اتم هایشان جدا می کنند. اگر کنداکتور ها به مثبت و منفی سلول وصل شوند، یک مدار الکتریکی را تشکیل می دهند. وقتی الکترون ها در یک مدار شناور می شوند، الکتریسیته تولید می کنند.
• سلول های خورشیدی انرژی خورشید را به برق مستقیم DC تبدیل می کند.
• اینورتر می تواند برق را به جریان متناوب AC تبدیل کند.

برخی از انواع پنل خورشیدی

پنل سیلیکون بلوری ، پنل مونوکریستال ، پنل پلی‌کریستال ، پنل نوار رشته‌ای ، پنل فیلم نازک ، پنل سیلیکون آمورف ، پنل کادمیم تلورید ، پنل مس ایندیم گالیم سلنید ، پنل ترکیبی با ساختمان یا BIPV ، پنل حرارتی ، پنل هیبرید

این فناوری بر اساس اثر فتوولتائیک کار می‌کند که در آن، مواد نیمه‌رسانا تحت تأثیر نور خورشید، الکترون‌ها را آزاد می‌کنند و جریان الکتریکی تولید می‌کنند.

اجزای اصلی یک پنل خورشیدی

* لایه‌های نیمه‌رسانا: این لایه‌ها معمولاً از سیلیکون ساخته می‌شوند و به دو نوع n-type و p-type تقسیم می‌شوند.

 * لایه‌های ضد انعکاس: این لایه‌ها از انعکاس نور خورشید جلوگیری می‌کنند و باعث افزایش جذب نور می‌شوند.

 * الکترودها: الکترودها جریان الکتریکی تولید شده را جمع‌آوری و انتقال می‌دهند.

نحوه کار پنل خورشیدی

 * جذب نور: نور خورشید به لایه‌های نیمه‌رسانا برخورد می‌کند و بخشی از آن جذب می‌شود.

 * تولید الکترون‌ها: انرژی نور جذب شده باعث می‌شود که الکترون‌ها از لایه n-type به لایه p-type حرکت کنند.

 * ایجاد جریان الکتریکی: حرکت الکترون‌ها بین دو لایه نیمه‌رسانا جریان الکتریکی ایجاد می‌کند.

 * جمع‌آوری جریان: الکترودها جریان الکتریکی تولید شده را جمع‌آوری می‌کنند.

مزایای پنل خورشیدی

 * انرژی پاک و تجدیدپذیر: سلول‌های خورشیدی از نور خورشید استفاده می‌کنند که یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر است.

 * کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی: استفاده از سلول‌های خورشیدی به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.

 * کاهش هزینه‌ها: با پیشرفت تکنولوژی، هزینه‌های تولید و نصب سلول‌های خورشیدی کاهش یافته است.

 * مناسب برای مناطق مختلف: سلول‌های خورشیدی در مناطق مختلف با شرایط آب و هوایی متفاوت قابل استفاده هستند.

*دیگر مزایا : سلول های خورشیدی جای زیادی اشغال نمی کنند .قسمت متحرک ندارند .بازده آنها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کنند.نسبتا به سادگی نصب می شوند. به راحتی با سیستم های به کار رفته در ساختمان جور می شوند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها ی پنل خورشیدی

* وابستگی به شرایط آب و هوایی: عملکرد سلول‌های خورشیدی به میزان تابش خورشید بستگی دارد.

 * هزینه اولیه بالا: هزینه نصب و راه‌اندازی سیستم‌های خورشیدی نسبتاً بالا است.

 * محدودیت در ذخیره انرژی: در حال حاضر، ذخیره انرژی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی چالش‌هایی دارد.