پنل های خورشیدی در واقع از گروه هایی از سلول های فتوولتائیک (PV) تشکیل شده اند که انرژی را از خورشید برای تولید برق می گیرند. این سلول های PV یا فتوولتائیک، نور خورشید را با ایجاد یک میدان الکتریکی بین بار مثبت در یک طرف و بار منفی از طرف دیگر، به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.
سلول های PV در گروه هایی با هم چیده شده‌اند تا پنل های PV را تشکیل دهند که می‌توانند برق هر وسیله ای از دستگاه های خانگی گرفته تا کل شهر را تامین کند. این پنل های خورشیدی همچنین می توانند با هم چیده شوند تا یک آرایه خورشیدی را تشکیل دهند. هر چه پنل های بیشتری استفاده کنید، انرژی بیشتری می توانید تولید کنید.
پیشرفت های اخیر در فناوری سلول های خورشیدی شامل ایجاد سلول هایی با ضخامت 1.3 میکرون شده است که به قدری سبک هستند که می‌توانند بر روی حباب صابون قرار بگیرند، اما همچنان قادر به تولید انرژی به اندازه سلول‌های سنتی شیشه ای هستند. این سلول های سبک تر، کاربردهای بیشتری را برای انرژی خورشیدی باز می کنند.
هر سلول خورشیدی از دو برش ماده نیمه رسانا (اغلب سیلیکون) تشکیل شده است که با مواد دیگر “دوپ” شده اند تا به هر تکه یک بار مثبت یا منفی بدهد. برش بالایی معمولاً با فسفر پر می‌شود تا الکترون ها اضافه شود و بار منفی ایجاد کند، در حالی که برش پایینی دارای بور است که در نتیجه الکترون های کمتر و بار مثبت ایجاد می‌شود. هر لایه از یک طرف شامل صفحات رسانای فلزی است و محل اتصال بین این لایه ها محل ایجاد میدان الکتریکی است.
هنگامی که یک فوتون نور خورشید به سلول برخورد می کند، الکترون ها را از اتم هایشان جدا می کند. این الکترون های آزاد شده می توانند بین رساناها و در مدار جریان پیدا کنند و الکتریسیته تولید کنند. این جریان مستقیم الکتریسیته در یک جهت از مدار، از سمت منفی به سمت مثبت جریان می یابد. با این حال، جریان باید از یک اینورتر عبور داده شود تا آن را به برق جریان متناوب (AC) تبدیل کند، که سپس می‌تواند به شبکه متصل شود، که در سیستم های خانگی یا برای برق رسانی به مشاغل مورد استفاده قرار گیرد.
برق AC الکترون ها را هل داده و به طور دوره ای جهت جریان را معکوس می کند. این نوع جریان با یک اینورتر ایجاد می شود که آمار سیستم و حفاظت از خطای زمین را نیز فراهم می کند. میکرو اینورترهایی که هر پنل خورشیدی را در یک سیستم بهینه می‌کنند، می‌توانند خروجی کل سیستم را بهبود بخشند، زیرا یک پنل مشکل‌ساز (مانند پنل کثیف یا در سایه) عملکرد کل آرایه خورشیدی را کاهش نمی‌دهد.
خورشید یکی از بزرگ ترین منابع انرژی طبیعی جهان است که هر ساعت انرژی بالقوه کافی به زمین می رسد تا به راحتی نیازهای جهانی انرژی را برآورده کند. علاوه بر این، انرژی خورشیدی یک منبع انرژی کاملاً پایدار و تجدید پذیر است که گازهای گلخانه ای مضر را در جو آزاد نمی کند.
بازده پنل خورشیدی
فناوری خورشیدی کار آمدتر از آن چیزی است که بسیاری از مردم فکر می کنند. سلول های خورشیدی برای کار کردن نیازی به نور خورشید ندارند و حتی در یک روز ابری نیز می توانند برق تولید کنند. البته، آنها در نور شدید خورشید بیشترین کارایی را دارند و همچنین می توانید چندین مرحله را برای بهبود کارایی تولید برق پنل خورشیدی انجام دهید.
اندازه ها، ضخامت ها و خلوص سلول های PV، مقادیر متفاوتی انرژی تولید می‌کنند و انواع خالص تر، الکتریسیته بیشتری تولید کرده اما گران تر هستند. همچنین باید پنل های خورشیدی خود را طوری تنظیم کنید که تا حد امکان انرژی خورشیدی را جذب کنند. در نیم کره شمالی، این به معنای روبرو شدن با پنل ها به سمت جنوب است، در حالی که عکس آن در نیم کره جنوبی صادق است. با تغییر فصول، زاویه پنل ها نیز بر کارایی آنها تأثیر می گذارد و بستگی به این دارد که در کجای دنیا مستقر هستید.
برای مثال، پنل های خورشیدی روی سقف در لندن، انگلستان، بهتر است در زاویه 51 درجه قرار گیرند، در حالی که در فاصله 550 مایلی، در آبردین، اسکاتلند، در زاویه 57 درجه کار آمدتر هستند.
همچنین باید در نظر بگیرید که منابع سایه از جمله درختان را در نظر بگیرید و به یاد داشته باشید که اگر مثلاً درختان برگریزی داشته باشید که برگ های خود را می ریزند، میزان سایه می تواند در طول سال تغییر کند.
در نهایت، هرچه تعداد پنل های شما بیشتر باشد و بزرگ تر باشند، انرژی بیشتری تولید خواهید کرد. شما می توانید با افزایش خلوص سلول های خورشیدی که استفاده می کنید، فضای مورد نیاز را کاهش دهید، اما این امر پیامدهای هزینه ای نیز خواهد داشت.
پنل خورشیدی برای استفاده در شب؟
پنل های خورشیدی با استفاده از انرژی نور خورشید برای تولید انرژی برق کار می‌کنند، اما چه می‌شود اگر بتوانیم از این فناوری برای تولید انرژی در هنگام تاریکی استفاده کنیم؟
تحقیقات انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا منجر به طراحی یک پنل خورشیدی شبانه (NSP) شده است که در شرایط ایده آل در شب قادر به تولید 50 وات برق در هر متر مربع است. این حدود یک چهارم انرژی است که می توان با استفاده از پنل های خورشیدی سنتی تولید کرد، اگر چه امید می رود که تحقیقات بیشتر باعث بهبود توان خروجی و کارایی این پنل ها شود.
در جایی که سلول های فتوولتائیک معمولی با جذب نور خورشید کار می‌کنند، NSP از سلول های تابشی حرارتی استفاده می‌کند که گرما را به عنوان نور مادون قرمز تابش می‌کنند. از آنجایی که فضای بیرونی به طور باورنکردنی سرد است، اگر یک جسم گرم را بردارید و آن را به سمت آسمان بگیرید، گرما و نور مادون قرمز را به سمت بالا تابش می کند. این اثر به سلول های تابشی حرارتی اجازه می دهد تا با استفاده از اصول فیزیک مشابه با سلول‌های فتوولتائیک، برق تولید کنند.
در جایی که سلول های خورشیدی معمولی نور را جذب می‌کنند تا ولتاژ ایجاد شود و جریان الکتریکی جریان یابد، یک سلول حرارتی برعکس عمل می‌کند و نور ساطع می‌کند و باعث می‌شود ولتاژ و جریان در جهت مخالف جریان پیدا کنند.
در حالی که برای دستیابی این سلول ها به کارایی هایی که در سلول های خورشیدی سنتی مشاهده می‌شود، به بهبودهایی نیاز است، محققان بر این باورند که این NSP ها می‌توانند انرژی 24 ساعته را تامین کنند، اگر چه در طول روز تحت سایه قرار بگیرند یا از خورشید دور شوند.
سوالات متداول در مورد پنل های خورشیدی
چگونه پنل های خورشیدی در خانه کار می کنند؟
پنل های خورشیدی با جذب نور خورشید و تبدیل آن به جریان مستقیم (DC) الکتریسیته کار می کنند. این الکتریسیته DC سپس با استفاده از یک اینورتر به جریان متناوب (AC) الکتریسیته تبدیل می‌شود، زیرا الکتریسیته AC نوعی است که توسط اکثر دستگاه‌ها و لوازم الکترونیکی استفاده می‌شود. این برق اکنون آماده استفاده یا ذخیره در شبکه است.
پنل های خورشیدی در شب چگونه کار می کنند؟
به بیان دقیق، پنل های خورشیدی در شب کار نمی کنند. این به این دلیل است که آنها به نور خورشید به عنوان منبع انرژی خود متکی هستند و در شب به اندازه کافی برای تولید برق وجود ندارد. با این حال، انرژی تولید شده توسط سلول های فتوولتائیک را می توان ذخیره و بعدا استفاده کرد.
با وجود این، تحقیقاتی در مورد نوع جدیدی از پنل ها به نام پنل خورشیدی شبانه (NSP) در حال انجام است که می تواند برق را در شب با استفاده از سلول های حرارتی به جای سلول های فتوولتائیک تولید کند.
پنل های خورشیدی در چه دمایی بهتر کار می کنند؟
اکثر پنل های خورشیدی برای رسیدن به حداکثر بازده در دمای بین 15 تا 35 درجه سانتیگراد رتبه بندی می شوند. آنها در دمای 25 درجه سانتیگراد آزمایش می شوند، اما می توانند به دمای حدود 65 درجه سانتیگراد برسند. هنگامی که پنل ها به این دماهای بالاتر می رسند، کارایی خود را از دست می دهند، بنابراین گرما همیشه برای پنل های خورشیدی خوب نیست.
پنل های خورشیدی چه ساعتی کار می کنند؟
صفحات خورشیدی زمانی که خورشید در بالاترین حد خود در آسمان است و هوا صاف و آفتابی است بیشترین کارایی خود را دارند. این بدان معناست که برای اکثر مکان‌ها، در حوالی ظهر بیشترین کارایی خود را خواهند داشت. با این حال، ساعات دقیقی که پنل‌های خورشیدی کار می‌کنند بستگی به محل زندگی شما و زمان آن دارد، زیرا هر چه نور روز طولانی تر باشد، ساعات بیشتری را می‌توان برای تولید برق صرف کرد.
پنل های خورشیدی کجا بهتر کار می کنند؟
پنل‌های خورشیدی در مکان هایی که نور شدید خورشید را دریافت می‌کنند بهترین کاریی را دارند و زمانی که خورشید در ماه های تابستان در بالاترین حد خود قرار دارد، کار آمدتر عمل می‌کنند. هنگامی که خورشید هنوز در حال طلوع یا غروب است یا در طول زمستان انرژی کمتری تولید می کنند. جهت رو به رو پنل ها نیز بر بهره وری تأثیر می گذارد، بسته به اینکه شما شمال یا جنوب خط استوا هستید.
آیا پنل های خورشیدی برای همیشه کار می کنند؟
اکثر پنل های خورشیدی متداول بین 25 تا 30 سال عمر می کنند و ده ها سال مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، پیشرفت های تکنولوژیکی، پوشش های خود تمیز شونده و سایر نوآوری ها می‌توانند باعث افزایش بیشتر عمر موثر پنل های خورشیدی شوند.
پنل های خورشیدی هنگام بارش برف چگونه کار می کنند؟
یک لایه ضخیم برف مانع از رسیدن نور خورشید به سلول های PV می شود و تا زمانی که برداشته شود (یا در نهایت ذوب شود) مانع از کار آن ها می شود. با این حال، مقدار کمی برف باید ذوب یا باد شود، به این معنی که پنل های خورشیدی همچنان می توانند در محیط های برفی استفاده شوند.
وقتی هوا ابری یا بارانی است، پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟
از آنجایی که پنل های خورشیدی بر روی طیف نور مرئی کار می کنند، فقط به همان مقدار نوری که برای دیدن نیاز دارید نیاز دارند. این بدان معنی است که آنها هنوز هم می توانند در روزهای ابری کار کنند، اگر چه هر چه نور خورشید قوی تر باشد، پنل های خورشیدی انرژی بیشتری تولید می کنند. زمانی که صحبت از شرایط بارانی به میان می‌آید نیز همین طور است، اگرچه میزان برق تولید شده هنوز کمتر است.
میانگین ارقام تولید برق پنل های خورشیدی در طول موسمی نشان می دهد که پنل های خورشیدی 30 تا 50 درصد از تولید بهینه خود را در روزهای ابری و 10 تا 20 درصد در باران های شدید تولید می کنند.
پنل های خورشیدی چه زمانی شروع به کار می کنند؟
فناوری خورشیدی به محض اینکه نور کافی برای تبدیل به انرژی وجود داشته باشد شروع به کار می کند. این به طور کلی همان مقدار مورد نیاز برای دیدن است، اگر چه هر چه نور خورشید قوی تر باشد، پنل های خورشیدی انرژی بیشتری تولید می کنند.
چه زمانی پنل های خورشیدی کار نمی کنند؟
پنل‌های خورشیدی می‌توانند به دلایل مختلف کار نکنند، زمانی که هوا تاریک می‌شود رایج‌ترین آنهاست، زیرا معمولاً برای کار کردن به نور خورشید نیاز دارند. با این حال، در صورت گرم شدن بیش از حد، پوشیده شدن از برف غلیظ، کثیف شدن یا صرفاً در نتیجه شکستن یا آسیب دیدن قطعات، می توانند کار خود را متوقف کنند.
پنل های خورشیدی در طول سال برای تولید برق در تمام فصول سال کار خواهند کرد، به شرطی که ایراد نداشته باشند، آسیب نبینند و شرایط مناسب باشد. با این حال، آنها در نور کمتر یا در زمستان که روزها کوتاهتر است، انرژی کمتری تولید می کنند.
نتیجه
بیشتر پنل های خورشیدی از سلول های فتوولتائیک ساخته شده اند که در کنار هم قرار گرفته اند تا با ایجاد میدان الکتریکی بین بار مثبت و منفی، نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند. پنل ها را می توان با هم در آرایه های خورشیدی بزرگتر مرتب کرد تا میزان انرژی تحویلی را افزایش دهد.
تعدادی از عوامل وجود دارد که بر کارایی پنل های خورشیدی تأثیر می گذارد، مانند تمیزی، سطح نور و گرما. با این حال، پنل های خورشیدی پس از نصب، انرژی تجدید پذیر و بدون انتشار را تنها با استفاده از نیروی طبیعی خورشید فراهم می کنند.
انرژی خورشیدی ارائه شده توسط پنل های خورشیدی، چه در سطح خانگی و چه در سطح صنعتی، با دور شدن کشورها از استفاده از سوخت های فسیلی، نقشی در ترکیب گسترده تر انرژی های تجدید پذیر ایفا می کند.
پنل های خورشیدی در واقع از گروه هایی از سلول های فتوولتائیک (PV) تشکیل شده اند که انرژی را از خورشید برای تولید برق می گیرند. این سلول های PV یا فتوولتائیک، نور خورشید را با ایجاد یک میدان الکتریکی بین بار مثبت در یک طرف و بار منفی از طرف دیگر، به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.
سلول های PV در گروه هایی با هم چیده شده‌اند تا پنل های PV را تشکیل دهند که می‌توانند برق هر وسیله ای از دستگاه های خانگی گرفته تا کل شهر را تامین کند. این پنل های خورشیدی همچنین می توانند با هم چیده شوند تا یک آرایه خورشیدی را تشکیل دهند. هر چه پنل های بیشتری استفاده کنید، انرژی بیشتری می توانید تولید کنید.
پیشرفت های اخیر در فناوری سلول های خورشیدی شامل ایجاد سلول هایی با ضخامت 1.3 میکرون شده است که به قدری سبک هستند که می‌توانند بر روی حباب صابون قرار بگیرند، اما همچنان قادر به تولید انرژی به اندازه سلول‌های سنتی شیشه ای هستند. این سلول های سبک تر، کاربردهای بیشتری را برای انرژی خورشیدی باز می کنند.
هر سلول خورشیدی از دو برش ماده نیمه رسانا (اغلب سیلیکون) تشکیل شده است که با مواد دیگر “دوپ” شده اند تا به هر تکه یک بار مثبت یا منفی بدهد. برش بالایی معمولاً با فسفر پر می‌شود تا الکترون ها اضافه شود و بار منفی ایجاد کند، در حالی که برش پایینی دارای بور است که در نتیجه الکترون های کمتر و بار مثبت ایجاد می‌شود. هر لایه از یک طرف شامل صفحات رسانای فلزی است و محل اتصال بین این لایه ها محل ایجاد میدان الکتریکی است.
هنگامی که یک فوتون نور خورشید به سلول برخورد می کند، الکترون ها را از اتم هایشان جدا می کند. این الکترون های آزاد شده می توانند بین رساناها و در مدار جریان پیدا کنند و الکتریسیته تولید کنند. این جریان مستقیم الکتریسیته در یک جهت از مدار، از سمت منفی به سمت مثبت جریان می یابد. با این حال، جریان باید از یک اینورتر عبور داده شود تا آن را به برق جریان متناوب (AC) تبدیل کند، که سپس می‌تواند به شبکه متصل شود، که در سیستم های خانگی یا برای برق رسانی به مشاغل مورد استفاده قرار گیرد.
برق AC الکترون ها را هل داده و به طور دوره ای جهت جریان را معکوس می کند. این نوع جریان با یک اینورتر ایجاد می شود که آمار سیستم و حفاظت از خطای زمین را نیز فراهم می کند. میکرو اینورترهایی که هر پنل خورشیدی را در یک سیستم بهینه می‌کنند، می‌توانند خروجی کل سیستم را بهبود بخشند، زیرا یک پنل مشکل‌ساز (مانند پنل کثیف یا در سایه) عملکرد کل آرایه خورشیدی را کاهش نمی‌دهد.
خورشید یکی از بزرگ ترین منابع انرژی طبیعی جهان است که هر ساعت انرژی بالقوه کافی به زمین می رسد تا به راحتی نیازهای جهانی انرژی را برآورده کند. علاوه بر این، انرژی خورشیدی یک منبع انرژی کاملاً پایدار و تجدید پذیر است که گازهای گلخانه ای مضر را در جو آزاد نمی کند.
بازده پنل خورشیدی
فناوری خورشیدی کار آمدتر از آن چیزی است که بسیاری از مردم فکر می کنند. سلول های خورشیدی برای کار کردن نیازی به نور خورشید ندارند و حتی در یک روز ابری نیز می توانند برق تولید کنند. البته، آنها در نور شدید خورشید بیشترین کارایی را دارند و همچنین می توانید چندین مرحله را برای بهبود کارایی تولید برق پنل خورشیدی انجام دهید.
اندازه ها، ضخامت ها و خلوص سلول های PV، مقادیر متفاوتی انرژی تولید می‌کنند و انواع خالص تر، الکتریسیته بیشتری تولید کرده اما گران تر هستند. همچنین باید پنل های خورشیدی خود را طوری تنظیم کنید که تا حد امکان انرژی خورشیدی را جذب کنند. در نیم کره شمالی، این به معنای روبرو شدن با پنل ها به سمت جنوب است، در حالی که عکس آن در نیم کره جنوبی صادق است. با تغییر فصول، زاویه پنل ها نیز بر کارایی آنها تأثیر می گذارد و بستگی به این دارد که در کجای دنیا مستقر هستید.
برای مثال، پنل های خورشیدی روی سقف در لندن، انگلستان، بهتر است در زاویه 51 درجه قرار گیرند، در حالی که در فاصله 550 مایلی، در آبردین، اسکاتلند، در زاویه 57 درجه کار آمدتر هستند.
مطالب پیشنهادی
12 پاسخ
واقعا مقاله خوبی بود
اکثر سوال هایی که در مورد پنل های خورشیدی داشتم رو جواب داده بودین
خدا قوت
با سپاس از نظر لطف شما
عالی بود
سپاس از نظر شما
تو چه شهرهایی تو ایران بیشترین بازده انرژی خورشیدی وجود داره؟
با سلام و درود
برخلاف تصور عموم مردم که هر چقدر دمای شهر بالاتر باشد سیستم انرژی خورشیدی عملکرد بهتری دارد غلط است. مهم ترین نکته در بازده پنل های خورشیدی تایش آفتاب مستقیم و دمای کمتر از 55 درجه است. به عنوان مثال شهر قم
مقاله خوبی بود
سپاس از نظر شما
Everything is very open with a precise clarification of the issues. It was truly informative. Your site is extremely helpful. Many thanks for sharing!
Thank you for your comment
تو استان قم بازده پنل های خورشیدی چ طورهه؟
یازده خوبی داره