پنل خورشیدی چیست و چگونه کار می‌کند؟

با افزایش نگرانی‌ها درباره تغیرات اقلیمی، آسیب‌های وارد شده به محیط زیست، وابستگی به سوخت های فسیلی که انرژی تجدید‌ناپذیری هستند. همه ما می‌دانیم که روزی اتمام پیدا خواهد کرد و افزایش دما زمین، انرژی‌های تجدید‌پذیر به عنوان راه‌ حل کلیدی، پاک، تاثیر گذار، پایدار و با اهمیت بالا مطرح شده‌اند. با فناوری‌های جدید می‌توان یکی از انرژی‌های تجدید‌پذیر را به دست آورد مانند پنل خورشیدی که یک فناوری جدید، پاک، پایدار و طبیعی شناخته می‌شود. در این مقاله از بلاگ سایت مجتمع فنی تهران به ساختار، عملکرد و انواع مختلف پنل‌ خورشیدی خواهیم پرداخت و شما عزیزان جهت آشنایی هرچه بیشتر با آن تا انتها به مطالعه این مقاله دعوت هستید.

 پنل خورشیدی چیست؟

 پنل خورشیدی که نام دیگر آن‌ معروف به ماژول خورشیدی است؛ دستگاه‌هایی هستند که انرژی نور خورشید را دریافت و تبدیل به جریان الکتریکی می‌کنند. این پنل‌ها از سلول‌های خورشیدی ساخته شده‌اند که از مواد نیمه‌رسانا مانند: سیلیکون کریستالی در درجه اول استفاده می‌شود. از دیگر موادی که‌ می‌توان به‌ جای سیلیکون کریستال استفاده کرد، می‌توان از تلورید کادیوم یا مس ایندیم گالیم سلنید نام برد. از این مواد برای تبدیل نور خورشید به جریان الکتریکی استفاده می‌شود. زمانی که نور خورشید به صفحه‌های این پنل تابیده می‌شود الکترون ها تحریک می‌شوند و جریان الکتریکی را تولید و ایجاد می‌کنند.

انواع پنل خورشیدی

ماژول‌های خورشیدی با توجه به جنس و درصد بازدهی انواع مختلفی دارند. شما عزیزان می‌توانید با آموزش پنل خورشیدی در مورد مزایا، معایب ، نحوه کارکرد و کاربرد انواع پنل‌ خورشیدی بیش از پیش آشنا شوید.

پنل فیلم نازک

یکی از این پنل‌ها، پنل فیلم نازک  است که سلول فتوولتائیک فیلم نازک نیز نامیده می‌شود. این پنل‌ها از لایه‌ای نازک از مواد نیمه رسانا ساخته شده‌اند. وزن کم و بازدهی کمتر نسبت به سایر مدل‌ها از خصوصیات این پنل است. این مدل از ماژول خورشیدی از قرار گرفتن یک یا چند لایه یا پوشش نازک از مواد فتوولتائیک بر روی لایه ای از شیشه یا فلز تهیه می‌شود. بازدهی این پنل‌ها حدودا ۱۰ تا ۱۲ درصد است. ماژول خورشیدی به‌ دلیل انعطاف پذیری خوبی که دارند توانایی نصب شدن در انواع سطوح را دارند که یکی از ویژگی های این پنل محسوب می‌شود.

پنل خورشیدی پلی کریستالی

این مدل از ماژول خورشیدی، سطحی شبیه به موزاییک دارند؛ آن‌ها دارای شکلی مربعی و رنگ آبی درخشانی  هستند؛ زیرا از چند بلور سیلیکون پلی کریستالی تشکیل شده‌اند. پنل‌های پلی کریستالی امکان حرکت زیادی برای الکترون ها فراهم نمیکنند. از طرفی بازدهی بالایی در تولید برق نداشته و میزان بازدهی آن معمولا بین ۱۳ تا ۱۷ درصد است.

پنل مونو‌کریستالی

پنل‌های مونو کریستالی از شکل خالصی از سیلیکون تهیه می‌شود و این ماده کارآمد ترین ماده برا تبدیل نور خورشید به جریان الکتریکی است. این پنل‌ها با رنگ سیاه و لبه‌های بریده شده شناخته می‌شوند. این پنل‌ها بیشترین بازدهی در تولید برق (حدودا بین ۱۵ تا ۲۲ درصد) و عمر بسیار طولانی دارند.

مزایای ماژول خورشیدی

دلایل افزایش استفاده از پنل‌های خورشیدی در ایران و جهان عبارت است از:

1. منبع انرژی تجدید‌پذیر: انرژی خورشید یک منبع نامحدود است و با توجه به وجود هر روزه خورشید می‌توان گفت این انرژی تقریبا همیشه در دسترس است.
2. کاهش اثرات محیط زیستی: تولید انرژی از طریق خورشید باعث می‌شود که گاز‌های گلخانه‌ای و آلودگی هوا کاهش پیدا کند.
3. استقلال انرژی: نصب این پنل‌ها در مزارع یا هر فعالیت صنعتی یا خانگی باعث می‌شود از وابستگی به شبکه برق عمومی بی‌نیاز و رهایی پیدا کنند.
4. ایجاد اشتغال: این صنعت می‌تواند بازار اقتصادی و کاری خوبی برپا کند زیرا پنل‌ها نیاز به فرد فروشنده یا نصاب دارند.
5. نگهداری کم: پنل‌ها به طور معمول طول عمر بالایی دارند و نیاز به نگهداری کمی دارند و می‌توانند سال‌ها بدون نیاز به نگهداری کار کنند

معایب پنل خورشیدی

برخی از عیوب و معایب ماژول خورشیدی به شرح لیست زیر است:

1. هزینه اولیه بالا: نصب ماژول خورشیدی می‌تواند هزینه بر باشد و نیاز به سرمایه‌گذاری بزرگی باشد.
2. تولید انرژی در طول شب: ماژول خورشیدی تنها قادر به تولید انرژی در طول روز است و در طول شب به سیستم ذخیره ساز مانند باتری نیاز دارد.
3. وابستگی به آب و هوا (شرایط جو): پنل خورشیدی تنها قادر به تولید انرژی در زمان وجود نور آفتاب است و اگر هوا ابری یا بارانی باشد بازدهی بسیار کم یا نزدیک به صفر دارد.
4. فضا مورد نیاز: ماژول‌های خورشیدی نیاز به محلی باز و نور گیر دارد که این موضوع می‌تواند برای خریداران این فناوری جدید چالش برانگیز باشد.
5. نگهداری و تعمیرات: این پنل‌ها اگر چه نیاز به نگهداری مداوم ندارند اما در صورت بروز این مشکل بی شک هزینه برانگیز خواهد بود.

نحوه نگهداری از ماژول خورشیدی

نگهداری منظم و مناسب از ماژول خورشیدی باعث افزایش عمر مفید و بهبود کارایی می‌شود. در این قسمت به نکاتی مهم در خصوص نگهداری از سیستم نگهداری ماژول خورشیدی اشاره شده است:

1. تمیز کردن منظم: گردو غبار برگ ها یا هر چیز دیگر مانند این‌ها می‌تواند عملکرد سیستم‌ را کاهش یا حتی مختل کند. پیشنهاد می‌شود پنل‌ها را به صورت منظم با آب و دستمالی نرم شستشو بدهید.
2. اطمینان از نبود مانع: اطمینان حاصل کنید که هیچ چیز (ساختمان، گیاهان و غیره) سایه‌ای بر روی پنل نیندازد؛ زیرا باعث کاهش عملکرد می‌شود.
3. توجه به شرایط جو: در شرایط جوی مانند طوفان یا برف ممکن است نیاز به بررسی پنل  باشد و در صورت نیاز باید اقدامات لازم جهت حفاظت، تعمیر و نگهداری انجام شود.
4. بررسی کابل و اتصالات: از عدم وجود آسیب، خوردگی یا شل بودن اتصالات اطمینان کامل را حاصل فرمایید.

نحوه کار‌کرد ماژول خورشیدی

ماژول خورشیدی با استفاده از اثر فتوولتائیک عمل می‌کند که این فرآیند شامل تبدیل نور خورشید به برق است‌. پنل‌ها از سلول‌های خورشیدی تشیکل شده‌اند که معمولا از جنس سیلیکون ساخته می‌شوند. وقتی فتون‌ها به سلول‌های خورشیدی برخورد می‌کنند که موجب آزاد شدن الکترون‌ها میشوند. این الکترون ها سپس در داخل سلول‌ها حرکت کرده و یک جریان الکتریکی مستقیم(DC) را تولید می‌کنند که به وسیله اینورتر‌ها این جریانه تولیدی را برای مصارف شهری و خانگی تبدیل به جریان متناوب (AC) می‌کنند که باعث تامین انرژی برای مصارف صنعتی، خانگی و غیره میشود.

کاربرد ماژول خورشیدی

 ماژول خورشیدی به دلیل توانایی تبدیل انرژی خورشیدی به برق در زمینه های گوناگونی کاربرد دارد. برخی از این کاربرد ها شامل:

1. تولید برق خانگی: یکی از رایج ترین کاربرد پنل خورشیدی نصب آن‌ها بر روی بام خانه ها است که برای تامین برق مورد نیاز مصارف خانگی است که باعث کاهش هزینه و نبود نیاز به برق شهری می‌شود.
2. سیستم ذخیره ساز: پنل خورشیدی می‌تواند به همراه باتری استفاده شود تا در طول شب هم از انرژی تولیدی در طول روز که توسط باتری‌ها ذخیره شده استفاده کرد.
3. سیستم گرمایش آب: برخی از سیستم های خورشیدی برای گرم کردن آب استفاده می‌شوند. به طور معمول در استخر‌ها، آب گرم مصرفی خانه و در صنعت کاربرد دارد.
4. چراغ‌های خیابانی خورشیدی: این مدل از لامپ‌ها با انرژی خورشیدی کار می‌کنند و می‌تواند در سراسر شهر مانند: پارک، خیابان‌ها و دیگر مناطق عمومی شهر نصب شوند.

نتیجه گیری

در پایان می‌توان گفت که پنل خورشیدی یکی از کار آمد و جدید ترین راه حل برا تامین انرژی پاک است. با افزایش آگاهی نسبت به تغیرات اقلیمی و کاهش نیاز و وابستگی نسبت به سوخت فسیلی استفاده از انرژی پاکی مانند انرژی خورشیدی در حال افزایش است. علاوه بر این ها این فناوری جدید موجب به حفظ محیط زیست می‌شود. علاوه بر این پیشرفت ها در این فناوری  با‌ توجه به پتانسیل بالا انرژی خورشیدی در مناطق مختلف جهان سرمایه گذاری در این حوزه می‌تواند به توسعه پایدار اقتصادی کمک بسیار مهمی کند. بنابراین لازم است همگی برای افزایش بهره‌برداری از این انرژی پاک تلاش کنند.

سوالات متداول

در بخش پایانی مقاله به سوالات احتمالی شما عزیزان در خصوص نحوه کارکرد انواع پنل و ماژول خورشیدی پاسخ داده شده است.

عمر مفید پنل خورشیدی چند سال است؟

 عمر مفید پنل و ماژول خورشیدی معمولا بین ۲۵ تا ۳۵ سال است که معمولا  بعضی از پنل‌ها سال های بیشتری کار میکنند.

آیا پنل‌های خورشیدی آسیب زا هستند؟

اگر چه تولید و دفع پنل خورشیدی ممکن است که برخی اثرات زیست محیطی داشته باشد، ولی به طور کلی استفاده از انرژی خورشیدی موجب کاهش آلودگی و گاز‌های گلخانه ای می‌شود.

 آیا پنل‌های خورشیدی نیاز به نگهداری دارند؟

پنل‌های خورشیدی به طور کلی نیاز به نگهداری کمی دارند. تمیز کردن منظم آن‌ها برا بهبود عملکرد توصیه می‌شود.