مفاهیم سلول ، ماژول ، پانل ، و آرایه

در سیستمهای PV  مفاهیم سلول ، ماژول ، پانل ، و آرایه فتوولتائیک چه تفاوتی دارند؟

افزودن نظر
12 پاسخ(ها)

سلول :

سلول خورشیدی (به انگلیسی: Solar cell) یا سلول فتوولتائیک (به انگلیسی: photovoltaic cell)، یک قطعه الکترونیکی است که به کمک اثر فوتوولتاییک، انرژی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
سلول‌های خورشیدی ساخته شده از ویفرهای سیلیکونی، کاربرد بسیاری دارند. سلول‌های خورشیدی به تنهایی، برای فراهم کردن توان لازم دستگاه‌های کوچک، مانند ماشین حساب الکترونیکی کاربرد دارد. آرایه‌های فوتوولتاییک، الکتریسیتهٔ پایدار و تجدیدپذیری را تولید می‌کنند که عمدتاً در موارد عدم وجود شبکهٔ انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارد. برای مثال می‌توان به محل‌های دور از دسترس، مانند ماهواره‌های مدارگرد، کاوشگرهای فضایی و ساختمان‌های مخابراتی دور از دسترس اشاره کرد. علاوه بر این استفاده از این نوع انرژی امروزه در محل‌هایی که شبکهٔ توزیع هم موجود است، به منظور کمک به کم کردن تکیه و فشار بر سوخت‌های فسیلی و دیگر دشواری‌های محیط زیست و از دیدگاه اقتصادی مرسوم شده و در حال گسترش است.
امروزه انسان با پیشرفت‌هایی که در زمینه‌های مختلف کرده‌است، نیازی روزافزون به انرژی پیدا کرده و ازاین رو در پی تأمین انرژی مورد نیاز از منابع مختلف تجدید پذیر است.
یکی از این منابع که طی ۲۰ سال اخیر، از آن استفاده می‌شود، انرژی خورشیدی است. 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 کرد.
انواع سلول‌های خورشیدی
  • سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون بلورین
  • سلول‌های خورشیدی تین فیلم
  • سلول‌های خورشیدی مبتنی بر مواد آلی
  • فتوولتاییک یکپارچه ساختمان (BIPV) (Building Integrated PV)

ماژول :

ماژول های فتوولتائیک به عنوان واحدهای سازنده آرایه های فتوولتائیک از سوی کارخانجات سازنده ارائه می شوند که انواع مختلف این ماژول ها با مشخصات فنی مختلفی که وجود دارند بسته به جنس ماده و فن آوری بکار رفته تولید می شوند.
هر ماژول فتوولتائیک دارای تعدادی پارامتر مهم می باشد که می تواند مشخصات فنی آن را توصیف کند، با توجه به توان نامی هر ماژول و تکنولوژی ساخت آن، پارامترهای مشخصه آن در گستره ی وسیعی می توانند تغییر کنند. عموماً مشخصات فنی به ازای شرایط استاندارد ارائه می شوند که این شرایط در آزمایشگاه اعمال شده و پارامترهای مشخصی را بدست می آورند. معمولاً برای سیستم های فتوولتائیک شرایط استاندارد بصورت قدرت تابش برابر ۱۰۰۰ وات بر متر مربع و دمای محیط برابر ۲۵ درجه سانتی گراد تعریف شده است در زمان طراحی با توجه به مشخصات محیطی محل نصب باید پارامترهای مشخصه برای محل مورد نظر مطابقت داده شوند.

پانل :

سیستم پنل خورشیدی به این صورت است که می‌تواند انرژی خورشید را دریافت کند و آن را به الکتریسیته تبدیل کند که برای مصرف‌های تجاری و مسکونی قابل استفاده باشد. سیستم‌های فتوولتائیک معمولاً شامل یک پنل و ماژول‌های صفحات خورشیدی، اینورتر، و گاهی اوقات یک باتری یا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی اتصالات نیز می‌باشد.
پانل خورشیدی به یک ماژول فتوولتائیک اطلاق می‌شود یا یک پانل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از ماژول‌های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده‌اند. یک مدل PV، مجموعه‌ای از سلول‌های خورشیدی است که به هم متصل شده‌اند. پانل‌های خورشیدی را می‌توان به عنوان مؤلفه‌ای از یک سیستم فتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیرهٔ الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد. هر ماژول با یک توان خروجی DC، درجه‌بندی شده‌است که تحت شرایط تست استاندارد عمل می‌کنند (STC) و نوعاً از ۳۲۰ – ۱۰۰ وات دامنه و تنوع دارند. راندمان یک ماژول، مساحت ماژول (با خروجی مشابه درجه‌بندی شده) را تعیین می‌کند – ماژولی ۲۳۰ وات با راندمان ۸٪ دارای دو برابر مساحت یک ماژول ۲۳۰ واتی با راندمان ۱۶ درصد است – تعداد اندکی از پانل‌های خورشیدی وجود دارند که راندمانشان / بازده‌شان بیشتر از ۱۹ درصد باشد. یک ماژول خورشیدی منفرد می‌تواند تنها به میزان محدودی توان تولید کند، اکثر تأسیسات حاوی ماژول‌های چندگانه هستند. یک سیستم فتوولتاییک نوعاً شامل یک پانل یا آرایه‌ای از ماژول‌های خورشیدی، یک مبدل و گاهی یک باهی یا تراکر خورشیدی و سیم پیچی درونی است.

آرایه فتوولتائیک :

آرایه فتوولتائیک  یا به اختصار PV، فناوری تبدل (انرژی) نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناهایی است که ویژگی اثر فوتوولتاییک دارند؛ پدیده‌ای که در زمینه‌های فوتوشیمی، فیزیک و الکتروشیمی مورد استفاده و بررسی است.
یک سامانه فتوولتائیک با به‌کارگیری پانل‌های خورشیدی؛ که هرکدامشان را شماری از سلول‌های خورشیدی تشکیل می‌دهد ، توان الکتریکی تولید می‌کند.
یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌گردد. می‌توان فتوولتائیک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر قرار داد.
Mafate Marla solar panel dsc00633.jpg

به طور کلی :

سلول های فتوولتائیک عنصر اصلی یک سیستم فتوولتائیک می باشند که انرژی نور خورشید را مستقیماً به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل می کنند.
سلول خورشیدی از پلی سیلیکون بعد از چند مرحله خالص سازی ،لایه نشانی و برشکاری تولید می شود
سلول های خورشیدی در حقیقت بلورهای نیمه هادی سیلیکونی بصورت پیوند P-N فرم یافته وشبیه دیود می باشند و عملیاتی روی آنها انجام می گیرد بطوریکه با برخورد یک فوتون خورشیدی به سطح یک سلول سیلیکون، الکترون از مدار خارج شده و جریان الکتریسیته بوجود می آید:
سلول خورشدی
معمولاًهرسلول فتوولتائیک، کمتر از ۳ وات در ولتاژ ۵/۰ ولت تولید می کند، اما شدت جریان حاصل در سلول ها، تابع مساحت سلول و شدت تشعشع خورشید می باشد. به همین جهت برای استفاده در کاربردهای توان بالا، سلولها در کارخانه به نسبت ولتاژ و جریان استاندارد، بصورت سری و موازی شبکه بندی شده وماژول فتوولتائیک ساخته می شود. در نهایت برای دستیابی به توان های بالاتر به دلیل محدودیت اندازه در تهیه ی ماژول های فتوولتائیک، با سری وموازی کردن ماژول ها، پنل فتوولتائیک تشکیل می شود. به مجموعه پنل هایی هم که به عنوان مثال قسمتی از یک نیروگاه خورشیدی را تشکیل داده و دارای ساختار یکسانی هم از نظر تعداد وهم از نظر نوع ماژول های به کار رفته در هرکدام از پنل ها می باشند، آرایه ی فتوولتائیک گفته می شود.
سلول، ماژول، رشته و آرایه
پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۰.
افزودن نظر

سلول‌های خورشیدی

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است. سلول‌های فتوولتاییک (PV) که عموم آن را با نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند. سیلیکون، عمومی‌ترین ماده نیمه رسانا است که به واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های PV مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه سیلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد، ولی سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.

سلو ل‌های فتوولتائیک با استفاده از اشعه خورشید و سلو ل‌های خورشیدی، و با ایجاد اختلاف فشار الکتریکی در نیمه هادی‌هایی که به‌طور مناسب ساخته شده‌اند الکتریسیته تولید می‌شود. امروزه مؤثرترین و ارزان‌ترین سلو لهای خورشیدی ماده‌ای به نام سیلیسم می‌باشد. ماسه یکی از منابع مهم سیلیسم بوده که پس از پالایش آن کریستال‌های سیلیسم بدست می‌آید و پس از بریده شدن به صورت صفحه آماده می‌شود. به عبارت دیگر سلول‌های فتوولتائیک که گاه نام سلول‌های خورشیدی نیز به آن اطلاق می‌گردد از پولک‌هایی ساخته می‌شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این پولک‌ها همانند ترانزیستور معمولاً از لایه‌های نازک یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکان با مقادیر کمی افزودنی‌های خاص به منظور ایجاد مازادی از الکترون در یک لایه و کمبودی از الکترون در لایه دیگر ساخته می‌شوند. فوتون‌های نور در یک لایه الکترو ن‌های آزاد را به وجود می‌آورند و یک رشته هادی، الکترون‌ها را قادر می‌سازد که در یک مدار خارجی جریان یافته و به لایه‌هایی که فاقد الکترون است دسترسی پیدا کنند. پنل‌های فتوولتائیک از نیمه هادی‌ها ساخته شده و با اتصال سیلیکون‌های نوعP و N شکل می‌گیرند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می‌تابد، به الکترون‌ها در آن انرژی بیشتری می‌بخشد. با تابش نور خورشید الکترون‌ها در نیمه هادی پلاریزه شده، الکترون‌های منفی در سیلیکون نوعN و یون‌های مثبت در سیلیکون نوعP بوجود می‌آیند. بدین ترتیب بین دو الکترود، اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌شود.

 

سلول های خورشیدی به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که هر کدام به طریقه ی ساخت خودشان مربوط می شوند، سلول های از نوع amorphous silicon ,polycrystalline ,monocrystalline را می توان در بازار ایران به قیمت های مناسبی تهیه نمود.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

چین کوچک ماژول های خورشیدی تولید کنندگان، تولید کنندگان، کارخانه ...

 

پانل

عبارتند از تعدادی ماژول که به هم متصل شده‌اند و از اجتماع پانل‌ها آرایه‌ها به وجود می‌آیند. آرایه‌های فتوولتائیک به‌طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل می‌شوند. این آرایه‌ها به حالت ثابت یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق می‌دهند، نصب می‌شوند. ردیاب‌ها بر دو نوع هستند، ردیاب‌هایی که بر روی یک محور یا بر روی دو محور دوران می‌کنند و ردیاب‌ها همواره پانل‌های خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانل‌ها تا ۲ برابر می‌شوند.

نیروگاه آنگرید شرکت کلید فولادپایه 0

 

آرایه فوتوولتائیک:

در فناوری فتوولتائیک پرتوهای خورشیدی توسط صفحات کوچکی از نیم رساناهای فتوولتائیک، موسوم به سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می­شود. سلول های فتوولتائیک به دو شکل صفحه تخت و متمرکزکننده ساخته می­شوند. نوع صفحه تخت همان سلول­های خورشیدی رایج است که نور را بی واسطه به نیم رسانا می­رساند و به الکتریسیته تبدیل می­کند. ولی سلول­های متمرکزکننده ابتدا نور خورشید را به کمک یک بازتابنده متمرکز و سپس آن را به سمت سلول خورشیدی هدایت می­کنند. از اتصال سلول­های خورشیدی با هم یک ماژول خورشیدی تشکیل می­شود. توان تولیدی سلول و ماژول خورشیدی به تنهایی ممکن است فقط برای شارژ یک باتری کوچک کافی باشد. برای ساختن سامانه­ای با خروجی قابل توجه (نیروگاهی یا خانگی)، نیاز است که چند ماژول با هم و به صورت همزمان کار کنند. همانطور که سلول­های خورشیدی به هم وصل می­شوند تا ماژول­ها را بسازند، ماژول­ها هم باید برای ایجاد میزان مناسبی از ولتاژ و جریان، به صورت سری و موازی به هم متصل شوند. واحد ساخته شده به این طریق پنل خورشیدی نامیده می­شود و از کنار هم قرار گرفتن پنل­ها، آرایه ­های خورشیدی به دست می­ آیند.

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۳.
افزودن نظر

سلول :

سلول خورشیدی یک قطعه الکترونیکی است که به کمک اثر فوتوولتاییک، انرژی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند.

سلول‌های خورشیدی ساخته شده از ویفرهای سیلیکونی، کاربرد بسیاری دارند. سلول‌های خورشیدی به تنهایی، برای فراهم کردن توان لازم دستگاه‌های کوچک، مانند ماشین حساب الکترونیکی کاربرد دارد. آرایه‌های فوتوولتاییک، الکتریسیته پایدار و تجدیدپذیری را تولید می‌کنند که عمدتاً در موارد عدم وجود شبکه انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارد. برای مثال می‌توان به محل‌های دور از دسترس، مانند ماهواره‌های مدارگرد، کاوشگرهای فضایی و ساختمان‌های مخابراتی دور از دسترس اشاره کرد. علاوه بر این استفاده از این نوع انرژی امروزه در محل‌هایی که شبکه توزیع هم موجود است، به منظور کمک به کم کردن تکیه و فشار بر سوخت‌های فسیلی و دیگر دشواری‌های محیط زیست و از دیدگاه اقتصادی مرسوم شده و در حال گسترش است.

 

پانل :

سیستم پنل خورشیدی به این صورت است که می‌تواند انرژی خورشید را دریافت کند و آن را به الکتریسیته تبدیل کند که برای مصرف‌های تجاری و مسکونی قابل استفاده باشد. سیستم‌های فتوولتائیک معمولاً شامل یک پنل و ماژول‌های صفحات خورشیدی، اینورتر، و گاهی اوقات یک باتری یا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی اتصالات نیز می‌باشد.
پانل خورشیدی به یک ماژول فتوولتائیک اطلاق می‌شود یا یک پانل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از ماژول‌های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده‌اند. یک مدل PV، مجموعه‌ای از سلول‌های خورشیدی است که به هم متصل شده‌اند. پانل‌های خورشیدی را می‌توان به عنوان مؤلفه‌ای از یک سیستم فتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیرهٔ الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد. هر ماژول با یک توان خروجی DC، درجه‌بندی شده‌است که تحت شرایط تست استاندارد عمل می‌کنند (STC) و نوعاً از ۳۲۰ – ۱۰۰ وات دامنه و تنوع دارند. راندمان یک ماژول، مساحت ماژول (با خروجی مشابه درجه‌بندی شده) را تعیین می‌کند – ماژولی ۲۳۰ وات با راندمان ۸٪ دارای دو برابر مساحت یک ماژول ۲۳۰ واتی با راندمان ۱۶ درصد است – تعداد اندکی از پانل‌های خورشیدی وجود دارند که راندمانشان / بازده‌شان بیشتر از ۱۹ درصد باشد. یک ماژول خورشیدی منفرد می‌تواند تنها به میزان محدودی توان تولید کند، اکثر تأسیسات حاوی ماژول‌های چندگانه هستند. یک سیستم فتوولتاییک نوعاً شامل یک پانل یا آرایه‌ای از ماژول‌های خورشیدی، یک مبدل و گاهی یک باهی یا تراکر خورشیدی و سیم پیچی درونی است.

 

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

آرایه فوتوولتائیک:

در فناوری فتوولتائیک پرتوهای خورشیدی توسط صفحات کوچکی از نیم رساناهای فتوولتائیک، موسوم به سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می­شود. سلول های فتوولتائیک به دو شکل صفحه تخت و متمرکزکننده ساخته می­شوند. نوع صفحه تخت همان سلول­های خورشیدی رایج است که نور را بی واسطه به نیم رسانا می­رساند و به الکتریسیته تبدیل می­کند. ولی سلول­های متمرکزکننده ابتدا نور خورشید را به کمک یک بازتابنده متمرکز و سپس آن را به سمت سلول خورشیدی هدایت می­کنند. از اتصال سلول­های خورشیدی با هم یک ماژول خورشیدی تشکیل می­شود. توان تولیدی سلول و ماژول خورشیدی به تنهایی ممکن است فقط برای شارژ یک باتری کوچک کافی باشد. برای ساختن سامانه­ای با خروجی قابل توجه (نیروگاهی یا خانگی)، نیاز است که چند ماژول با هم و به صورت همزمان کار کنند. همانطور که سلول­های خورشیدی به هم وصل می­شوند تا ماژول­ها را بسازند، ماژول­ها هم باید برای ایجاد میزان مناسبی از ولتاژ و جریان، به صورت سری و موازی به هم متصل شوند. واحد ساخته شده به این طریق پنل خورشیدی نامیده می­شود و از کنار هم قرار گرفتن پنل­ها، آرایه ­های خورشیدی به دست می­ آیند.

 

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۶.
افزودن نظر

ساختار سلول خورشیدی چیست ؟

یک سلول خورشیدی یا سلول فوتوولتائیک یک دستگاه الکتریکی است که انرژی نور را توسط اثر فتوولتائیک مستقیما به برق تبدیل می کند که این یک تغییر فیزیکی و شیمیایی است. سلول های خورشیدی اصلی ترین مولفه های اولیه برای ساخت پنل های خورشیدی هستند.

سلول خورشیدی یک نوع سلول فوتوالکتریک است که به عنوان وسیله ای تعریف شده است که ویژگی های الکتریکی مانند جریان، ولتاژ یا مقاومت آن در هنگام نور در معرض تغییر است. دستگاه های سلول خورشیدی می توانند برای تشکیل ماژول هایی به نام پانل های خورشیدی به کار گرفته شوند.

سلول خورشیدی سیلیکونی تک سلولی می تواند حداکثر ولتاژ مدار آزاد را از ۰٫۵ تا ۰٫۶ ولت تولید کند. سلول های خورشیدی صرف نظر از این که منبع نور خورشید یا نور مصنوعی باشد، به عنوان فتوولتائیک توصیف می شوند.

چگونگی کارکرد و کاربرد سلول خورشیدی

از آن ها به عنوان یک دستگاه آشکارساز (به عنوان مثال آشکارسازهای مادون قرمز)، تشخیص نور و یا تابش الکترومغناطیسی در نزدیکی محدوده قابل مشاهده و یا اندازه گیری شدت نور استفاده می شود.

استفاده از یک سلول فوتوولتائیک (PV) به سه ویژگی اساسی نیاز دارد:

  • جذب نور، تولید هم جفت الکترون حفره یا اکسیتون ها
  • جداسازی حامل های بار از انواع مخالف
  • استخراج جداگانه آن حامل ها به مدار خارجی

بر خلاف سلول خورشیدی که کارکرد آن وابسته به نور است، یک کلکتور حرارتی خورشیدی با جذب نور خورشید از گرمای مستقیم یا غیر مستقیم برق تولید می کند. اکثریت قریب به اتفاق سلول های خورشیدی از سیلیکون تولید می شوند، اما برای افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها از مواد غیر فلزی (غیر کریستالی) تا پلی کریستالی به بلورین (تک کریستال) نیز برای تولید این سلول ها استفاده می شود.

بر خلاف ژنراتور های الکتریکی، سلول خورشیدی هیچ اجزایی متحرک ندارد. همچنین برخلاف باتری ها یا سلول های سوختی، سلول های خورشیدی از واکنش های شیمیایی استفاده نمی کنند و نیاز به سوخت برای تولید برق ندارند.

پنل های سلولی خورشیدی برای تامین برق در بسیاری از نقاط زمین استفاده می شود که در آن منابع برق معمولی یا غیر قابل دسترس یا غیر قابل قبول برای نصب هستند.

سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی چیست؟

از آنجا که آنها هیچ بخش متحرکی ندارند که نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشند و یا نیاز به سوخت ندارند، برای بسیاری از تاسیسات فضایی، شامل ماهواره های ارتباطاتی و هوایی در ایستگاه های فضایی استفاده می شود. از پنل های خورشیدی برای تأمین انرژی الکتریکی در بسیاری از نقاط که در آن منبع برق معمولی در دسترس نیست و یا نصب آن گران است، استفاده می شود.

سلول های خورشیدی نیز در محصولات مصرفی مانند اسباب بازی های الکترونیکی، ماشین حساب دستی و رادیوهای قابل حمل مورد استفاده قرار گرفته اند. سلول های خورشیدی مورد استفاده در این نوع دستگاه ها ممکن است از نور مصنوعی (از جمله لامپ های رشته ای و فلورسنت) و همچنین نور خورشید استفاده کنند.

ماژول خورشیدی

البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونیو مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز،بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها وخیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی(PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود.از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی(PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی(PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی(PV Array) تشکیل می دهند.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

پانل

عبارتند از تعدادی ماژول که به هم متصل شده‌اند و از اجتماع پانل‌ها آرایه‌ها به وجود می‌آیند. آرایه‌های فتوولتائیک به‌طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل می‌شوند. این آرایه‌ها به حالت ثابت یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق می‌دهند، نصب می‌شوند. ردیاب‌ها بر دو نوع هستند، ردیاب‌هایی که بر روی یک محور یا بر روی دو محور دوران می‌کنند و ردیاب‌ها همواره پانل‌های خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانل‌ها تا ۲ برابر می‌شوند.

صفحه ی خورشیدی یا پنل خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی به وجود می‌آید. از آنجا که یک صفحه خورشیدی مقداری خاص انرژی و آمپر تولید می‌کند، به همین دلیل قطعات و کارخانجات شامل چند صفحهٔ خورشیدی

هستند.کار پنل خورشیدی این است که صفحه‌های خورشیدی انرژی و نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته می شوند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته نام برده می شود. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی و فناوری به ۳ قسمت تقسیم بندی می‌شوند.

–          صفحات فتوولتائیک پلی کریستال و یاPhotovoltaic Polycrystalline Panels

–          صفحات فتوولتائیک مونوکریستال و یاPhotovoltaic Monocrystalline Panels

–          صفحات فتوولتائیک نواری و یا Thin Film

استفاده از کریستالهای فتوولتائیک، استفاده از پوشش‌های خاص و یا استفاده از نانوتیوب‌های کربنی برای ما محرکی هستند تا از انرژی خورشیدی ارزانتر و بهتر استفاده کنیم. اخبار حاکی از آن میباشد که متخصصان در حال استفاده از تکنولوژی با یک ساختار متفاوت هستند که ۵ برابر تاثیر گذارتر و ۴ برابر ارزان تر از سلولهای خورشیدی فعلی می‌باشد. هر واحد خورشیدی از نه فرورفتگی تشکیل می شود که با ساختاری از لنزهای اکریلیک و دیواری بازتابنده که اشعه‌های خورشیدی را در سلولهای فتوولتائیک متمرکز می‌کند، است. این کار تعداد سلولهای PV را به تعداد ۸۰ درصد کاهش می‌دهد. سلولهای PV در تولید الکتریسیته استفاده می‌شوند. یک تغییر دهندهٔ دما در زیر این قسمت قرار دارد و به تولید گرما برای گردش آب می‌پردازد. همچنین در این قسمت یک تانک ذخیره‌سازی آب وجود دارد که به منظور نگه داری آب گرم استفاده می‌شود پنل خورشیدی.

به علاوه برای اشعه‌های خورشید، این آرایه دارای موتوری می‌باشد که اشعه‌های خورشید را هدایت می‌کنند. شرکت سازندهٔ اینپنل می‌گوید: این پنل بر روی سیستم انرژی خورشیدی جهانی تمرکز دارد (CUESS) و این قابلیت را ایجاد کرده است که انرژی خورشید را با هزینه‌ای کمتر و کارایی بیشتر نسبت به پنلهای فعلی به دست آورد صفحه خورشیدی .

 هر ۴٫۵ متر مکعب از این آرایه، به اندازه ۲٫۶ کیلووات انرژی تولید می‌کند. این در حالی است که پنلهای استاندارد PV با متراژی در حدودی ۱۲ الی ۱۴ متر مکعب همین مقدار انرژی را تولید می‌کنند. تکنیک خورشیدی می‌گوید پنلهای خورشیدی می‌توانند با یک چهارم هزینه‌های پنلهای معمولی انرژی و گرمای یکسانی تولید کند. این مدل پنل باید ده نمونهٔ آزاد برای تست و آزمایش داشته باشد و به عنوان یک نمونهٔ متفاوت در سراسر دنیا شناخته شود.

 

آرایه فتوولتائیک

در فناوری فتوولتائیک پرتوهای خورشیدی توسط صفحات کوچکی از نیم رساناهای فتوولتائیک، موسوم به سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می­شوند. از به هم پیوستن سلول­ های خورشیدی با هم یک ماژول خورشیدی تشکیل می­شود. توان تولیدی سلول و ماژول خورشیدی به تنهایی ممکن است فقط برای شارژ یک باتری کوچک کافی باشد. برای ساختن سامانه­ ای با خروجی قابل توجه (نیروگاهی یا خانگی)، نیاز است که چند ماژول با هم و به صورت همزمان کار کنند. همانطور که سلول­های خورشیدی به هم متصل می­شوند تا ماژول ­ها را بسازند، ماژول ­ها هم باید برای ایجاد میزان مناسبی از ولتاژ و جریان، به صورت سری و موازی به هم متصل شوند. واحد ساخته شده به این طریق پنل خورشیدی نامیده می­ شود و از کنار هم قرار گرفتن پنل ­ها، آرایه­ های خورشیدی به دست می­ آیند. طرحواره ای از سلول، ماژول، پنل و آرایه خورشیدی در شکل زیر نشان داده شده است.

آرایه فتوولتائیک

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۷.
افزودن نظر

فتوولتاییک (به انگلیسی: Photovoltaics) یا به اختصار PV، فناوری تبدل (انرژی) نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناهایی است که ویژگی اثر فوتوولتاییک دارند؛ پدیده‌ای که در زمینه‌های فوتوشیمی، فیزیک و الکتروشیمی مورد استفاده و بررسی است.

یک سامانه فتوولتاییک با به‌کارگیری پانل‌های خورشیدی؛ که هرکدامشان را شماری از سلول‌های خورشیدی تشکیل می‌دهد ، توان الکتریکی تولید می‌کند.

یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌گردد. می‌توان فتوولتاییک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.

ماژول خورشیدی

البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونیو مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز،بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها وخیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی(PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود.از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی(PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی(PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی(PV Array) تشکیل می دهند.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

 سلول های خورشیدی

با اتصال یک نیمه هادی نوع p به یک نیمه هادی نوعn ، الکترون ها از ناحیه n به ناحیه p و حفره ها از ناحیه p به ناحیه n منتقل می شوند.

با انتقال هر الکترون به ناحیهp ، یک یون مثبت در ناحیه n و با انتقال هر حفره به ناحیهn ، یک یون منفی در ناحیه p باقی می ماند.

یون های مثبت و منفی میدان الکتریکی داخلی ایجاد می کنند که جهت آن از ناحیه n به ناحیه p است.

این میدان با انتقال بیشتر باربرها )الکترون ها و حفره ها(، قوی تر و قویتر شده تا جایی که انتقال خالص باربرها به صفر می رسد. در این شرایط ترازهای فرمی دو ناحیه با یکدیگر هم سطح شده اند و یک میدان الکتریکی داخلی نیز شکل گرفته است .

اگر در چنین شرایطی، نور خورشید به پیوند بتابد، فوتون هایی که انرژی آنها از انرژی شکاف نیمه هادی بیشتر است، زوج الکترون حفره تولید کرده و زوج هایی که در ناحیه تهی یا حوالی آن تولید شده اند، شانس زیادی دارند که قبل از ترکیب، توسط میدان داخلی پیوند از هم جدا شوند .

میدان الکتریکی، الکترون ها را به ناحیه n و حفره ها را به ناحیه p سوق می دهد. به این ترتیب تراکم بار منفی در ناحیه n و تراکم بار مثبت در ناحیه p زیاد می شود.

این تراکم بار، به شکل ولتاژی در دو سر پیوند قابل اندازه گیری است.

اگر دو سر پیوند با یک سیم، به یکدیگر اتصال کوتاه شود، الکترون های اضافی ناحیهn ، از طریق سیم به ناحیه p رفته و جریان اتصال کوتاهی را شکل می دهند.

اگر به جای سیم از یک مصرف کننده استفاده شود، عبور جریان از مصرف کننده، به آن انرژی می دهد.

به این ترتیب انرژی فوتون های نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل می شود .

هر چه میدان الکتریکی درون پیوند قوی تر باشد، ولتاژ مدار باز بزرگتری بدست می آید.

برای دست یافتن به یک میدان الکتریکی بزرگ، باید اختلاف ترازهای فرمی دو ماده p و n از یکدیگر زیاد باشد .

برای این منظور باید انرژی شکاف نیمه هادی بزرگ انتخاب شود.

بنابراین ولتاژ مدار باز یک سلول خورشیدی با انرژی شکاف آن افزایش می یابد.

اما افزایش انرژی شکاف سبب می شود، فوتون های کمتری توانایی تولید زوج الکترون حفره داشته باشند و بنابراین جریان اتصال کوتاه کمتری نیز تولید شود.

بنابراین افزایش انرژی شکاف، روی ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه سلول دو اثر متفاوت دارد.

ساختار اساسی سلول PV

– ساختار اساسی سلول PV

برای استفاده از سلول ها در مدارهای الکتریکی نیاز هست تا مشخصه ی الکتریکی ولتاژ-جریان یک سلول خورشیدی را داشته باشیم.

این مشخصه را می توان از طریق مدار زیر بدست آورد، کافی است چند نقطه از منحنی مشخصه را بدست آورده و آن را در نرم افزار های ریاضی ترسیم نمود.

یک نمونه مدل سلول خورشیدی

یک نمونه مدل سلول خورشیدی

مشخصه ی الکتریکی ولتاژ جریان یک سلول خورشیدی

مشخصه ی الکتریکی ولتاژ جریان یک سلول خورشیدی

در نهایت می توان برای یک سلول خورشیدی یک مدل الکتریکی از اِلمان اصلی مانند خازن، مقاومت و منابع مستقل بدست آورد و به جای سلول در مدارهای الکتریکی پیچیده قرار داده ومدار را توسط شبیه ساز های الکتریکی تحلیل کرد.

 

اثر تابش نور خورشید: بسته به مقدار تابش نور خورشید به سطح سلولهای خورشیدی، ویژگی های آن متفاوت می باشد.

تولید جریان متناسب با تابش نور است.

و افزایش تابش موجب افزایش تولید جریان می شود.

پس بنابراین مقدار تولید جریان وابستگی شدیدی به مقدار تابش نور خورشید دارد.

البته باید تغییرات ولتاژ را هم مد نظر داشت که تغییرات آن مقدار جزئی دارد و معمولا نادیده گرفته می شود.

شکل زیر مشخصه ولتاژ-جریان و وابستگی آن به تابش نور خورشید برای یک سلول خورشیدی را نشان می دهد.

تاثیر تغییرات روشنایی بر روی نمودار ولتاژ-جریان در سلول خورشیدی

تاثیر تغییرات روشنایی بر روی نمودار ولتاژ-جریان در سلول خورشیدی

ولتاژی که یک سلول در برابر شدت نور نامی تولید می کند در حدود نیم ولت و جریان اتصال کوتاه آن می تواند از محدوده میلی آمپر تا چندین آمپر تغییر کند.

حداکثر توان تولیدی یک سلول برابر حاصل ضرب ولتاژ مدار باز در جریان اتصال کوتاه می باشد که با این حساب توان تولیدی نامی سلول مشخص می شود.

بنابراین توان تولیدی یک سلول نوعی از محدوده ی چند میلی وات تا چند وات تغییر خواهد کرد.

یکی از عواملی که در توان تولیدی سلول تاثیر گذار هست، اندازه سطح سلول می باشد و هر چه مساحت سلول بیشتر باشد، توان تولیدی نیز بیشتر خواهد بود.

توان تولیدی علاوه بر سطح به شدت نور نیز بستگی دارد و با افزایش شدت نور، توان تولیدی افزایش می یابد.

دمای سلول باعث کاهش ولتاژ پیوند دیودی سلول شده و باعث کاهش توان تولیدی میگردد ولی تاثیر آن، شدید نبوده و گاهی قابل اعماض نیز هست.

 

 پنل خورشیدی

برای بدست آوردن ولتاژ مناسب برای مصارف روزانه معمولا از چندین سلول خورشیدی به جای یک سلول استفاده می کنند و بدین ترتیب توان تولیدی نیز، بیشتر می شود.

ایده این کار از سری کردن چندین سلول خورشیدی تشکیل می شود و بعد از سری شدن سلول ها با هم ولتاژ خروجی از رابطه زیر بدست می آید.

ولتاژ خروجی = تعداد سلول های سری شده * ۰٫۵ ولت برای مثال یک پنل خورشیدی که برای چراغ های پیاده رو ها استفاده می شود از ۲۴ عدد سلول تشکیل شده است و بنابراین ولتاژ خروجی ۱۲ ولت خواهد بود که می تواند یک باتری ۱۲ ولتی را شارژ نماید.

در هنگام تعیین پنل خورشیدی برای یک سیستم باید به میزان توان تولیدی آن دقت کرد و همچنین بسته به نوع سلول های سازنده بهره وری پنل نیز متغیر خواهد بود.

پنل های موجود در بازار ایران اکثرا از نوع پولی کریستالین بوده و به قیمت های مناسبی قابل تهیه می باشد.

آرایه های فتوولتائیک

سلول های فتوولتائیک عنصر اصلی یک سیستم فتوولتائیک می باشند که انرژی نور خورشید را مستقیماً به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل می کنند.

سلول خورشیدی از پلی سیلیکون بعد از چند مرحله خالص سازی ،لایه نشانی و برشکاری تولید می شود
سلول های خورشیدی در حقیقت بلورهای نیمه هادی سیلیکونی بصورت پیوند P-N فرم یافته وشبیه دیود می باشند و عملیاتی روی آنها انجام می گیرد بطوریکه با برخورد یک فوتون خورشیدی به سطح یک سلول سیلیکون، الکترون از مدار خارج شده و جریان الکتریسیته بوجود می آید.

معمولاًهرسلول فتوولتائیک، کمتر از ۳ وات در ولتاژ ۵/۰ ولت تولید می کند، اما شدت جریان حاصل در سلول ها، تابع مساحت سلول و شدت تشعشع خورشید می باشد. به همین جهت برای استفاده در کاربردهای توان بالا، سلولها در کارخانه به نسبت ولتاژ و جریان استاندارد، بصورت سری و موازی شبکه بندی شده وماژول فتوولتائیک ساخته می شود. در نهایت برای دستیابی به توان های بالاتر به دلیل محدودیت اندازه در تهیه ی ماژول های فتوولتائیک، با سری وموازی کردن ماژول ها، پنل فتوولتائیک تشکیل می شود. به مجموعه پنل هایی هم که به عنوان مثال قسمتی از یک نیروگاه خورشیدی را تشکیل داده و دارای ساختار یکسانی هم از نظر تعداد وهم از نظر نوع ماژول های به کار رفته در هرکدام از پنل ها می باشند، آرایه ی فتوولتائیک گفته می شود

 

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۷.
افزودن نظر

فتوولتاییک (به انگلیسی: Photovoltaics) یا به اختصار PV، فناوری تبدل (انرژی) نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناهایی است که ویژگی اثر فوتوولتاییک دارند؛ پدیده‌ای که در زمینه‌های فوتوشیمی، فیزیک و الکتروشیمی مورد استفاده و بررسی است.

یک سامانه فتوولتاییک با به‌کارگیری پانل‌های خورشیدی؛ که هرکدامشان را شماری از سلول‌های خورشیدی تشکیل می‌دهد ، توان الکتریکی تولید می‌کند.

یکی از انواع سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشیدی می‌باشد. در این روش با بکارگیری سلول‌های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. سلول‌های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می‌باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می‌شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می‌تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌گردد. می‌توان فتوولتاییک را در دسته فناوری‌های انرژی‌های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.

ماژول خورشیدی

البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونیو مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز،بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها وخیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی(PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود.از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی(PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی(PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی(PV Array) تشکیل می دهند.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

 سلول های خورشیدی

با اتصال یک نیمه هادی نوع p به یک نیمه هادی نوعn ، الکترون ها از ناحیه n به ناحیه p و حفره ها از ناحیه p به ناحیه n منتقل می شوند.

با انتقال هر الکترون به ناحیهp ، یک یون مثبت در ناحیه n و با انتقال هر حفره به ناحیهn ، یک یون منفی در ناحیه p باقی می ماند.

یون های مثبت و منفی میدان الکتریکی داخلی ایجاد می کنند که جهت آن از ناحیه n به ناحیه p است.

این میدان با انتقال بیشتر باربرها )الکترون ها و حفره ها(، قوی تر و قویتر شده تا جایی که انتقال خالص باربرها به صفر می رسد. در این شرایط ترازهای فرمی دو ناحیه با یکدیگر هم سطح شده اند و یک میدان الکتریکی داخلی نیز شکل گرفته است .

اگر در چنین شرایطی، نور خورشید به پیوند بتابد، فوتون هایی که انرژی آنها از انرژی شکاف نیمه هادی بیشتر است، زوج الکترون حفره تولید کرده و زوج هایی که در ناحیه تهی یا حوالی آن تولید شده اند، شانس زیادی دارند که قبل از ترکیب، توسط میدان داخلی پیوند از هم جدا شوند .

میدان الکتریکی، الکترون ها را به ناحیه n و حفره ها را به ناحیه p سوق می دهد. به این ترتیب تراکم بار منفی در ناحیه n و تراکم بار مثبت در ناحیه p زیاد می شود.

این تراکم بار، به شکل ولتاژی در دو سر پیوند قابل اندازه گیری است.

اگر دو سر پیوند با یک سیم، به یکدیگر اتصال کوتاه شود، الکترون های اضافی ناحیهn ، از طریق سیم به ناحیه p رفته و جریان اتصال کوتاهی را شکل می دهند.

اگر به جای سیم از یک مصرف کننده استفاده شود، عبور جریان از مصرف کننده، به آن انرژی می دهد.

به این ترتیب انرژی فوتون های نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل می شود .

هر چه میدان الکتریکی درون پیوند قوی تر باشد، ولتاژ مدار باز بزرگتری بدست می آید.

برای دست یافتن به یک میدان الکتریکی بزرگ، باید اختلاف ترازهای فرمی دو ماده p و n از یکدیگر زیاد باشد .

برای این منظور باید انرژی شکاف نیمه هادی بزرگ انتخاب شود.

بنابراین ولتاژ مدار باز یک سلول خورشیدی با انرژی شکاف آن افزایش می یابد.

اما افزایش انرژی شکاف سبب می شود، فوتون های کمتری توانایی تولید زوج الکترون حفره داشته باشند و بنابراین جریان اتصال کوتاه کمتری نیز تولید شود.

بنابراین افزایش انرژی شکاف، روی ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه سلول دو اثر متفاوت دارد.

ساختار اساسی سلول PV

– ساختار اساسی سلول PV

برای استفاده از سلول ها در مدارهای الکتریکی نیاز هست تا مشخصه ی الکتریکی ولتاژ-جریان یک سلول خورشیدی را داشته باشیم.

این مشخصه را می توان از طریق مدار زیر بدست آورد، کافی است چند نقطه از منحنی مشخصه را بدست آورده و آن را در نرم افزار های ریاضی ترسیم نمود.

یک نمونه مدل سلول خورشیدی

یک نمونه مدل سلول خورشیدی

مشخصه ی الکتریکی ولتاژ جریان یک سلول خورشیدی

مشخصه ی الکتریکی ولتاژ جریان یک سلول خورشیدی

در نهایت می توان برای یک سلول خورشیدی یک مدل الکتریکی از اِلمان اصلی مانند خازن، مقاومت و منابع مستقل بدست آورد و به جای سلول در مدارهای الکتریکی پیچیده قرار داده ومدار را توسط شبیه ساز های الکتریکی تحلیل کرد.

 

اثر تابش نور خورشید: بسته به مقدار تابش نور خورشید به سطح سلولهای خورشیدی، ویژگی های آن متفاوت می باشد.

تولید جریان متناسب با تابش نور است.

و افزایش تابش موجب افزایش تولید جریان می شود.

پس بنابراین مقدار تولید جریان وابستگی شدیدی به مقدار تابش نور خورشید دارد.

البته باید تغییرات ولتاژ را هم مد نظر داشت که تغییرات آن مقدار جزئی دارد و معمولا نادیده گرفته می شود.

شکل زیر مشخصه ولتاژ-جریان و وابستگی آن به تابش نور خورشید برای یک سلول خورشیدی را نشان می دهد.

تاثیر تغییرات روشنایی بر روی نمودار ولتاژ-جریان در سلول خورشیدی

تاثیر تغییرات روشنایی بر روی نمودار ولتاژ-جریان در سلول خورشیدی

ولتاژی که یک سلول در برابر شدت نور نامی تولید می کند در حدود نیم ولت و جریان اتصال کوتاه آن می تواند از محدوده میلی آمپر تا چندین آمپر تغییر کند.

حداکثر توان تولیدی یک سلول برابر حاصل ضرب ولتاژ مدار باز در جریان اتصال کوتاه می باشد که با این حساب توان تولیدی نامی سلول مشخص می شود.

بنابراین توان تولیدی یک سلول نوعی از محدوده ی چند میلی وات تا چند وات تغییر خواهد کرد.

یکی از عواملی که در توان تولیدی سلول تاثیر گذار هست، اندازه سطح سلول می باشد و هر چه مساحت سلول بیشتر باشد، توان تولیدی نیز بیشتر خواهد بود.

توان تولیدی علاوه بر سطح به شدت نور نیز بستگی دارد و با افزایش شدت نور، توان تولیدی افزایش می یابد.

دمای سلول باعث کاهش ولتاژ پیوند دیودی سلول شده و باعث کاهش توان تولیدی میگردد ولی تاثیر آن، شدید نبوده و گاهی قابل اعماض نیز هست.

 

 پنل خورشیدی

برای بدست آوردن ولتاژ مناسب برای مصارف روزانه معمولا از چندین سلول خورشیدی به جای یک سلول استفاده می کنند و بدین ترتیب توان تولیدی نیز، بیشتر می شود.

ایده این کار از سری کردن چندین سلول خورشیدی تشکیل می شود و بعد از سری شدن سلول ها با هم ولتاژ خروجی از رابطه زیر بدست می آید.

ولتاژ خروجی = تعداد سلول های سری شده * ۰٫۵ ولت برای مثال یک پنل خورشیدی که برای چراغ های پیاده رو ها استفاده می شود از ۲۴ عدد سلول تشکیل شده است و بنابراین ولتاژ خروجی ۱۲ ولت خواهد بود که می تواند یک باتری ۱۲ ولتی را شارژ نماید.

در هنگام تعیین پنل خورشیدی برای یک سیستم باید به میزان توان تولیدی آن دقت کرد و همچنین بسته به نوع سلول های سازنده بهره وری پنل نیز متغیر خواهد بود.

پنل های موجود در بازار ایران اکثرا از نوع پولی کریستالین بوده و به قیمت های مناسبی قابل تهیه می باشد.

آرایه های فتوولتائیک

سلول های فتوولتائیک عنصر اصلی یک سیستم فتوولتائیک می باشند که انرژی نور خورشید را مستقیماً به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل می کنند.

سلول خورشیدی از پلی سیلیکون بعد از چند مرحله خالص سازی ،لایه نشانی و برشکاری تولید می شود
سلول های خورشیدی در حقیقت بلورهای نیمه هادی سیلیکونی بصورت پیوند P-N فرم یافته وشبیه دیود می باشند و عملیاتی روی آنها انجام می گیرد بطوریکه با برخورد یک فوتون خورشیدی به سطح یک سلول سیلیکون، الکترون از مدار خارج شده و جریان الکتریسیته بوجود می آید.

معمولاًهرسلول فتوولتائیک، کمتر از ۳ وات در ولتاژ ۵/۰ ولت تولید می کند، اما شدت جریان حاصل در سلول ها، تابع مساحت سلول و شدت تشعشع خورشید می باشد. به همین جهت برای استفاده در کاربردهای توان بالا، سلولها در کارخانه به نسبت ولتاژ و جریان استاندارد، بصورت سری و موازی شبکه بندی شده وماژول فتوولتائیک ساخته می شود. در نهایت برای دستیابی به توان های بالاتر به دلیل محدودیت اندازه در تهیه ی ماژول های فتوولتائیک، با سری وموازی کردن ماژول ها، پنل فتوولتائیک تشکیل می شود. به مجموعه پنل هایی هم که به عنوان مثال قسمتی از یک نیروگاه خورشیدی را تشکیل داده و دارای ساختار یکسانی هم از نظر تعداد وهم از نظر نوع ماژول های به کار رفته در هرکدام از پنل ها می باشند، آرایه ی فتوولتائیک گفته می شود

 

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۷.
افزودن نظر

واحد های نوری فتوولتائیک (PV)، از نور خورشید جریان الکتریسیته تولید می کنند و به طور شگفت انگیزی، ساده، موثر و با دوام هستند. این اجزاء بی هیچ جزء متحرکی می توانند وسایل شما را راه اندازی، باتری ها را شارژ یا اینکه برای شبکه ی برق، انرژی تولید کنند.

بررسی انواع سیستم های خورشیدی فتوولتائیک

واحد های نوری فتوولتائیک (PV)، از نور خورشید جریان الکتریسیته تولید می کنند و به طور شگفت انگیزی، ساده، موثر و با دوام هستند. این اجزاء بی هیچ جزء متحرکی می توانند وسایل شما را راه اندازی، باتری ها را شارژ یا اینکه برای شبکه ی برق، انرژی تولید کنند.

آرایه ای از سلول های خورشیدی از طریق اثر فتوولتائیک، انرژی را جمع آوری می کند (همان ژنراتور خورشیدی). این اثر در سال ۱۸۳۹ به وسیله ی فیزیکدان فرانسوی الکساندرادموند بکیورل کشف شد. در این روش سلول های PV از انرژی موجود در فوتون های نور خورشید الکتریسیته تولید می کنند. وقتی که نور خورشید به یک سلول PV برخورد می کند، آن سلول تعدادی از فوتون ها را جذب می کند و انرژی این فوتون ها در ماده ی نیمه رسانا به الکترون تبدیل می گردد. با کسب انرژی از فوتون، الکترون می تواند جایگاه معمول خود را در اتم نیمه رسانا ترک نموده و بخشی از جریان در یک مدار برقی گردد.

فتوولتائیک

اجزاء آرایه سیستم فتوولتائیک

اکثر سلول های PV در دو بخش اصلی جای می گیرند: سیلیکون بلورین یا لایه نازک.

واحد های سیلیکون بلورین می توانند به وسیله ی هر کدام از گروه های تک کریستالی، چند کریستالی، یا تراشه ی سیلیکون، شکل بگیرند. لایه نازک واژه ای است که حوزه ای از تکنولوژی های مختلف، شامل سیلیکون بی شکل و یک گروه از تغییرات با استفاده از نیمه رسانا های دیگر مثل کادمیوم تلورید یا CIGS (مس-ایندیوم-گالیوم-سلنید) را شامل می شود. فناوری لایه نازک بسیاری از تصادمات جریان R و D را ایجاد می کنند اما واحد های بلورین در حال حاضر بیش از ۸۰% بازار فروش را در اختیار دارند.

بازده ماژول های مختلف فتوولتائیک

بازده ماژول های مختلف فتوولتائیک

بازده ماژول های مختلف فتوولتائیک

انواع سیستم های انرژی خورشیدی:

– سیستم های PV – مستقیم (PV-DIRECT SYSTEMS)

– سیستم های خارج از شبکه (OFF-GRID SYSTEMS)

– سیستم های مرتبط با شبکه با باطری پشتیبان (GRID-TIED SYSTEMS WITH BATTERY BACKUP)

– سیستم های بدون باتری مرتبط با شبکه (BATTERYLESS GRID-TIED SYSTEMS)

سیستم های PV – مستقیم:

ساده ترین نوع سیستم های الکتریکی خورشیدی هستند با کم ترین اجزا (اساساً آرایه ی PV و بار). به دلیل آنکه آنها به باتری و نیروگاه دسترسی ندارند تنها زمانی که خورشید در حال تابش است به بار ها نیرو می بخشند. این بدان معناست که تنها مناسب تعداد کمی از موارد مورد نیاز منتخب از جمله برای لوله کشی آب و تهویه می باشند (وقتی که خورشید می تابد، پنکه یا پمپ به راه می افتد).

سیستم های PV – مستقیم

سیستم های PV – مستقیم

سیستم های خارج از شبکه:

اگرچه رایج ترین نوع در مکان های دور فاقد خدمات برق رسانی هستند، ولی این سیستم ها می توانند در هر جایی بکار روند، به طور مستقل از شبکه عمل می کنند تا تمامی الکتریسیته ی منازل را فراهم نمایند.

این سیستم ها یک بانک باتری به منظور ذخیره ی الکتریسیته ی خورشیدی برای استفاده در طول شب یا هوای ابری، یک کنترل کننده ی شارژ برای جلوگیری از شارژ بیش از حد، یک مبدل برای تبدیل نیروی آرایه ی PV،DC به AC برای استفاده با وسایل خانگی AC، و تمامی انفصالات مورد نیاز، پایش و وسایل محافظ الکتریکی مربوط می باشند.

سیستم های خارج از شبکه

سیستم های خارج از شبکه

سیستم های مرتبط با شبکه با باطری پشتیبان:

این نوع از لحاظ طرح و اجزا بسیار شبیه به سیستم خارج از شبکه می باشد، اما شبکه ی برق را اضافه می کند که از نیاز سیستم به فراهم کردن تمامی انرژی در تمامی اوقات می کاهد.

سیستم های مرتبط با شبکه با باطری پشتیبان

سیستم های مرتبط با شبکه با باطری پشتیبان

سیستم های بدون باتری مرتبط با شبکه:

رایج ترین سیستم های PV این دسته با عناوین روی شبکه، مرتبط با شبکه، متقابل با نیروگاه، شبکه بست یا شبکه ی مستقیم شناخته می شوند. آنها الکتریسیته ی خورشیدی را تولید نموده و آن را به سمت نیروگاه ها و شبکه ی برق الکتریکی راه می اندازند و استفاده ی الکتریسیته ی خانوار ها یا کسب و کار ها را فراهم می کنند.

سیستم های بدون باتری مرتبط با شبکه

سیستم های بدون باتری مرتبط با شبکه

اجزای سیستم به سادگی شامل آرایه ی PV، مبدل ها، محفاظ های الکتریکی مورد نیاز (برای مثال، فیوز ها، ترمز ها، انفصالات و پایش) می باشند.

زندگی با یک سیستم الکتریکی خورشیدی مرتبط با شبکه، تفاوتی با زندگی با الکتریسیته ی نیروگاه ندارد جز آنکه تمام یا بخشی از الکتریسیته ای که شما استفاده می کنید از خورشید آمده است. (عیب سیستم های فاقد باتری این است که آنها هیچ حفاظتی در برابر قطعی برق ندارند – وقتی که شبکه ی برق قطع گردد این سیستم ها نمی توانند عمل کنند).

چرا از انرژی خورشیدی استفاده می کنیم؟

وقتی که ما به هزینه ی واقعی انرژی را بررسی می کنیم، نیاز به نگاه با دیدی وسیع تر داریم، نه اینکه فقط به نرخ روی فیش برق نگاه کنیم. سوخت های مرسوم اثرات واقعی اجتماعی، محیطی و اقتصادی دارند. هزینه های سالانه و بزرگی به وجود می آورد که ریشه در تمامی آلوده کننده های (هوایی، جامد و مایع) صادره از استخراج، پردازش و جابه جایی سوخت های فسیلی دارد، که بر سلامت عمومی ما و محیط تاثیر می گذارد. برخلاف منابع انرژی مرسوم، سیستم های PV الکتریسیته ی پاک را برای دهه های بعد تولید می کنند (این به درستی معجزه ی تکنولوژی PV است).

7-300x298.jpg

الکتریسیته ی شبکه همان موقع که شما استفاده می کنید پرداخت می گردد، با پرداخت هایی که تا ابد ادامه دارد. در مقابل، بیشتر هزینه های سیستم PV در زمانی که سیستم نصب می شود پرداخت می گردد. بعد از آن اساساً انرژی رایگان است و از لحاظ اقتصادی به صرفه می باشد. نرخ بازدهی برای سیستم PV شما به سه چیز بستگی دارد: منبع خورشیدی، قیمت های الکتریسیته و سیاست ها یا انگیزه های کشور دارد. در حالی که تعداد زیادی از نیروگاه ها، برق را به میزان قابل پرداختی می فروشند، تورم و همچنین تاریخچه ی قیمت انرژی نشان از افزایش قیمت انرژی در آینده دارد که باعث خواهد شد تا بازپرداخت سیستم های خورشیدی حتی سریع تر انجام پذیرد. داده های تاریخی که به وسیله ی موسسه ی الکتریکی ادیسون منتشر شده این قضیه را از سال ۱۹۲۹ تا ۲۰۰۵ نشان می دهند، میانگین افزایش سالانه ی قیمت برای الکتریسیته در هر سال برابر ۲.۹۴% بوده است؛ و بر طبق چشم انداز انرژی کوتاه مدت مدیریت اطلاعات انرژی در ژوئن ۲۰۰۸، این طور طرح ریزی شده که نرخ های نیروگاه ها با میانگینی به اندازه ی ۳.۷% در سال ۲۰۰۸ و با ۳.۶% دیگر در سال ۲۰۰۹ افزایش یابند.

خودکفایی اصلی ترین دلیل برای درخواست یک سیستم PV خارج از شبکه، جایی که شبکه در دسترس است می باشد. سیستم های خارج از شبکه در ارتباط با ضوابط و سیاست های نیروگاه محلی نمی باشند و همچنین صاحبان سیستم هیچ ارتباطی با افزایش نرخ، قطعی برق، یا کاهش ولتاژ ندارند. اگر شما برای مزرعه خرید می کنید، احتمالاً به ارزان تر بودن بسته های خارج از شبکه پی خواهید برد. سیستم خارج از شبکه همچنین می تواند نسبت به دریافت یک انشعاب برق که به دارایی اضافه می شود ارزان تر باشد.

انتخاب های مربوط به انرژی (بین منابع شبکه و خورشیدی، باد یا آب) آشکار می شود که انرژی خورشیدی یک شکل دموکراتیک از انرژی می باشد. به دلیل اینکه خورشید به همه جا می تابد، پتانسیل استفاده از انرژی خورشیدی برای همه در دسترس است؛ به علاوه، در مقایسه ی با ژنراتور ها (گاز، یا حتی باد یا انواع نیروهای گرفته شده از آب)، به دلیل اینکه سیستم های PV هیچ قسمت متحرکی ندارند، بسیار قابل اعتمادند و نگهداری خیلی کمی را می خواهند.

ساختار سلول خورشیدی چیست ؟

یک سلول خورشیدی یا سلول فوتوولتائیک یک دستگاه الکتریکی است که انرژی نور را توسط اثر فتوولتائیک مستقیما به برق تبدیل می کند که این یک تغییر فیزیکی و شیمیایی است. سلول های خورشیدی اصلی ترین مولفه های اولیه برای ساخت پنل های خورشیدی هستند.

سلول خورشیدی یک نوع سلول فوتوالکتریک است که به عنوان وسیله ای تعریف شده است که ویژگی های الکتریکی مانند جریان، ولتاژ یا مقاومت آن در هنگام نور در معرض تغییر است. دستگاه های سلول خورشیدی می توانند برای تشکیل ماژول هایی به نام پانل های خورشیدی به کار گرفته شوند.

سلول خورشیدی سیلیکونی تک سلولی می تواند حداکثر ولتاژ مدار آزاد را از ۰٫۵ تا ۰٫۶ ولت تولید کند. سلول های خورشیدی صرف نظر از این که منبع نور خورشید یا نور مصنوعی باشد، به عنوان فتوولتائیک توصیف می شوند.

چگونگی کارکرد و کاربرد سلول خورشیدی

از آن ها به عنوان یک دستگاه آشکارساز (به عنوان مثال آشکارسازهای مادون قرمز)، تشخیص نور و یا تابش الکترومغناطیسی در نزدیکی محدوده قابل مشاهده و یا اندازه گیری شدت نور استفاده می شود.

استفاده از یک سلول فوتوولتائیک (PV) به سه ویژگی اساسی نیاز دارد:

  • جذب نور، تولید هم جفت الکترون حفره یا اکسیتون ها
  • جداسازی حامل های بار از انواع مخالف
  • استخراج جداگانه آن حامل ها به مدار خارجی

بر خلاف سلول خورشیدی که کارکرد آن وابسته به نور است، یک کلکتور حرارتی خورشیدی با جذب نور خورشید از گرمای مستقیم یا غیر مستقیم برق تولید می کند. اکثریت قریب به اتفاق سلول های خورشیدی از سیلیکون تولید می شوند، اما برای افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها از مواد غیر فلزی (غیر کریستالی) تا پلی کریستالی به بلورین (تک کریستال) نیز برای تولید این سلول ها استفاده می شود.

بر خلاف ژنراتور های الکتریکی، سلول خورشیدی هیچ اجزایی متحرک ندارد. همچنین برخلاف باتری ها یا سلول های سوختی، سلول های خورشیدی از واکنش های شیمیایی استفاده نمی کنند و نیاز به سوخت برای تولید برق ندارند.

پنل های سلولی خورشیدی برای تامین برق در بسیاری از نقاط زمین استفاده می شود که در آن منابع برق معمولی یا غیر قابل دسترس یا غیر قابل قبول برای نصب هستند.

سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی چیست؟

از آنجا که آنها هیچ بخش متحرکی ندارند که نیاز به تعمیر و نگهداری داشته باشند و یا نیاز به سوخت ندارند، برای بسیاری از تاسیسات فضایی، شامل ماهواره های ارتباطاتی و هوایی در ایستگاه های فضایی استفاده می شود. از پنل های خورشیدی برای تأمین انرژی الکتریکی در بسیاری از نقاط که در آن منبع برق معمولی در دسترس نیست و یا نصب آن گران است، استفاده می شود.

سلول های خورشیدی نیز در محصولات مصرفی مانند اسباب بازی های الکترونیکی، ماشین حساب دستی و رادیوهای قابل حمل مورد استفاده قرار گرفته اند. سلول های خورشیدی مورد استفاده در این نوع دستگاه ها ممکن است از نور مصنوعی (از جمله لامپ های رشته ای و فلورسنت) و همچنین نور خورشید استفاده کنند.

ماژول خورشیدی

البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونیو مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز،بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها وخیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی(PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود.از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی(PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی(PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی(PV Array) تشکیل می دهند.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

پانل

عبارتند از تعدادی ماژول که به هم متصل شده‌اند و از اجتماع پانل‌ها آرایه‌ها به وجود می‌آیند. آرایه‌های فتوولتائیک به‌طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل می‌شوند. این آرایه‌ها به حالت ثابت یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق می‌دهند، نصب می‌شوند. ردیاب‌ها بر دو نوع هستند، ردیاب‌هایی که بر روی یک محور یا بر روی دو محور دوران می‌کنند و ردیاب‌ها همواره پانل‌های خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانل‌ها تا ۲ برابر می‌شوند.

صفحه ی خورشیدی یا پنل خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی به وجود می‌آید. از آنجا که یک صفحه خورشیدی مقداری خاص انرژی و آمپر تولید می‌کند، به همین دلیل قطعات و کارخانجات شامل چند صفحهٔ خورشیدی

هستند.کار پنل خورشیدی این است که صفحه‌های خورشیدی انرژی و نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته می شوند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته نام برده می شود. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی و فناوری به ۳ قسمت تقسیم بندی می‌شوند.

–          صفحات فتوولتائیک پلی کریستال و یاPhotovoltaic Polycrystalline Panels

–          صفحات فتوولتائیک مونوکریستال و یاPhotovoltaic Monocrystalline Panels

–          صفحات فتوولتائیک نواری و یا Thin Film

استفاده از کریستالهای فتوولتائیک، استفاده از پوشش‌های خاص و یا استفاده از نانوتیوب‌های کربنی برای ما محرکی هستند تا از انرژی خورشیدی ارزانتر و بهتر استفاده کنیم. اخبار حاکی از آن میباشد که متخصصان در حال استفاده از تکنولوژی با یک ساختار متفاوت هستند که ۵ برابر تاثیر گذارتر و ۴ برابر ارزان تر از سلولهای خورشیدی فعلی می‌باشد. هر واحد خورشیدی از نه فرورفتگی تشکیل می شود که با ساختاری از لنزهای اکریلیک و دیواری بازتابنده که اشعه‌های خورشیدی را در سلولهای فتوولتائیک متمرکز می‌کند، است. این کار تعداد سلولهای PV را به تعداد ۸۰ درصد کاهش می‌دهد. سلولهای PV در تولید الکتریسیته استفاده می‌شوند. یک تغییر دهندهٔ دما در زیر این قسمت قرار دارد و به تولید گرما برای گردش آب می‌پردازد. همچنین در این قسمت یک تانک ذخیره‌سازی آب وجود دارد که به منظور نگه داری آب گرم استفاده می‌شود پنل خورشیدی.

به علاوه برای اشعه‌های خورشید، این آرایه دارای موتوری می‌باشد که اشعه‌های خورشید را هدایت می‌کنند. شرکت سازندهٔ اینپنل می‌گوید: این پنل بر روی سیستم انرژی خورشیدی جهانی تمرکز دارد (CUESS) و این قابلیت را ایجاد کرده است که انرژی خورشید را با هزینه‌ای کمتر و کارایی بیشتر نسبت به پنلهای فعلی به دست آورد صفحه خورشیدی .

 هر ۴٫۵ متر مکعب از این آرایه، به اندازه ۲٫۶ کیلووات انرژی تولید می‌کند. این در حالی است که پنلهای استاندارد PV با متراژی در حدودی ۱۲ الی ۱۴ متر مکعب همین مقدار انرژی را تولید می‌کنند. تکنیک خورشیدی می‌گوید پنلهای خورشیدی می‌توانند با یک چهارم هزینه‌های پنلهای معمولی انرژی و گرمای یکسانی تولید کند. این مدل پنل باید ده نمونهٔ آزاد برای تست و آزمایش داشته باشد و به عنوان یک نمونهٔ متفاوت در سراسر دنیا شناخته شود.

 

 

 

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۷.
افزودن نظر

سلول‌های خورشیدی

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است. سلول‌های فتوولتاییک (PV) که عموم آن را با نام سلول‌های خورشیدی می‌شناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند. سیلیکون، عمومی‌ترین ماده نیمه رسانا است که به واسطهٔ فراوانی آن در سلول‌های PV مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر چه سیلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد، ولی سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.

سلو ل‌های فتوولتائیک با استفاده از اشعه خورشید و سلو ل‌های خورشیدی، و با ایجاد اختلاف فشار الکتریکی در نیمه هادی‌هایی که به‌طور مناسب ساخته شده‌اند الکتریسیته تولید می‌شود. امروزه مؤثرترین و ارزان‌ترین سلو لهای خورشیدی ماده‌ای به نام سیلیسم می‌باشد. ماسه یکی از منابع مهم سیلیسم بوده که پس از پالایش آن کریستال‌های سیلیسم بدست می‌آید و پس از بریده شدن به صورت صفحه آماده می‌شود. به عبارت دیگر سلول‌های فتوولتائیک که گاه نام سلول‌های خورشیدی نیز به آن اطلاق می‌گردد از پولک‌هایی ساخته می‌شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند. این پولک‌ها همانند ترانزیستور معمولاً از لایه‌های نازک یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکان با مقادیر کمی افزودنی‌های خاص به منظور ایجاد مازادی از الکترون در یک لایه و کمبودی از الکترون در لایه دیگر ساخته می‌شوند. فوتون‌های نور در یک لایه الکترو ن‌های آزاد را به وجود می‌آورند و یک رشته هادی، الکترون‌ها را قادر می‌سازد که در یک مدار خارجی جریان یافته و به لایه‌هایی که فاقد الکترون است دسترسی پیدا کنند. پنل‌های فتوولتائیک از نیمه هادی‌ها ساخته شده و با اتصال سیلیکون‌های نوعP و N شکل می‌گیرند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می‌تابد، به الکترون‌ها در آن انرژی بیشتری می‌بخشد. با تابش نور خورشید الکترون‌ها در نیمه هادی پلاریزه شده، الکترون‌های منفی در سیلیکون نوعN و یون‌های مثبت در سیلیکون نوعP بوجود می‌آیند. بدین ترتیب بین دو الکترود، اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن‌ها می‌شود

سلول های خورشیدی به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند که هر کدام به طریقه ی ساخت خودشان مربوط می شوند، سلول های از نوع amorphous silicon ,polycrystalline ,monocrystalline را می توان در بازار ایران به قیمت های مناسبی تهیه نمود.

ماژول

از آنجا که سلو ل هایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می‌کنند آن‌ها را به صورت ماژول شکل می‌دهند. ماژو ل‌ها در اندازه‌های متنوع عرضه می‌گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن‌ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می‌کند. هنگامی که دو سلول با ماژول در یک ردیف متصل می‌گردند ولتاژ آ ن‌ها دو برابر می‌شود و هنگامی که به صورت موازی به یکدیگر متصل می‌شوند جریان برق آن دو برابر می‌گردد.

پانل

عبارتند از تعدادی ماژول که به هم متصل شده‌اند و از اجتماع پانل‌ها آرایه‌ها به وجود می‌آیند. آرایه‌های فتوولتائیک به‌طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل می‌شوند. این آرایه‌ها به حالت ثابت یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق می‌دهند، نصب می‌شوند. ردیاب‌ها بر دو نوع هستند، ردیاب‌هایی که بر روی یک محور یا بر روی دو محور دوران می‌کنند و ردیاب‌ها همواره پانل‌های خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانل‌ها تا ۲ برابر می‌شوند.

آرایه فوتوولتائیک:

در فناوری فتوولتائیک پرتوهای خورشیدی توسط صفحات کوچکی از نیم رساناهای فتوولتائیک، موسوم به سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می­شود. سلول های فتوولتائیک به دو شکل صفحه تخت و متمرکزکننده ساخته می­شوند. نوع صفحه تخت همان سلول­های خورشیدی رایج است که نور را بی واسطه به نیم رسانا می­رساند و به الکتریسیته تبدیل می­کند. ولی سلول­های متمرکزکننده ابتدا نور خورشید را به کمک یک بازتابنده متمرکز و سپس آن را به سمت سلول خورشیدی هدایت می­کنند. از اتصال سلول­های خورشیدی با هم یک ماژول خورشیدی تشکیل می­شود. توان تولیدی سلول و ماژول خورشیدی به تنهایی ممکن است فقط برای شارژ یک باتری کوچک کافی باشد. برای ساختن سامانه­ای با خروجی قابل توجه (نیروگاهی یا خانگی)، نیاز است که چند ماژول با هم و به صورت همزمان کار کنند. همانطور که سلول­های خورشیدی به هم وصل می­شوند تا ماژول­ها را بسازند، ماژول­ها هم باید برای ایجاد میزان مناسبی از ولتاژ و جریان، به صورت سری و موازی به هم متصل شوند. واحد ساخته شده به این طریق پنل خورشیدی نامیده می­شود و از کنار هم قرار گرفتن پنل­ها، آرایه ­های خورشیدی به دست می­ آیند.

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۷.
افزودن نظر

صفحات خورشیدی چیست؟

صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده اند که وظیفه آن ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می شوند.

سلول خورشیدی (solar Cell)

سلول خورشیدی یک قطعه الکترونیکی است که عموما تحت عنوان سلول فتوولتائیک یا به طور خلاصه PV-Cell نیز شناخته می‌شود و وظیفه آن تبدیل تشعشعات خورشیدی به جریان الکتریسیته میباشد که بر اثر پدیده فتوولتائیک رخ می دهد. اکثر سلول خورشیدی تجاری از یک لایه نازک سیلیکون ساخته شده‌اند که به دو نوع جداگانه از نیمه رساناها تفکیک می شود که یکی با بور و دیگری با فسفر پوشانده شده‌ است. نتیجه بدین صورت است که یک سمت از آن که نیمه رسانای N-type نامیده می‌شود تمایل به دفع الکترون و سمت دیگر آن یعنی نیمه رسانای P-type ، تمایل به جذب الکترون دارد. صفحه ای که هر دو نیمه رسانا به آن متصل می شوند، رابط یا لایه تخلیه نامیده می شود.

هنگامی که یک سلول خورشیدی در معرض تابش اشعه قرار می گیرد، الکترون های موجود در سیلیکون تحریک شده و از اتم های اصلی خود خارج می شوند که این پدیده فتوولتائیک نامیده می‌شود. این الکترون ها تمایل به حرکت به سمت قسمت P-type سلول دارند و بارهای مثبت نیز به قسمت N-type سلول متمایل می‌گردند و اختلاف پتانسیلی حدود ۰٫۵ ولت بین این دو قسمت از سلول پدید می آید که با اتصال سیم های رسانا به آنها می توان از جریان بوجود آمده استفاده نمود.

لازم به ذکر است که ولتاژ و جریان تولید شده توسط هر سلول اصولا بسیار محدود بوده و به همین علت معمولا تعداد زیادی از سلول های خورشیدی در کنار هم قرار گرفته و به صورت سری به هم متصل می گردند تا برق تولید شده بتواند برای منظورهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

سلول‌های خورشیدی دارای ولتاژی در حدود ۰٫۵ ولت هستند لذا برای دستیابی به ولتاژ بیشتر از ترکیب سری سلول‌ها استفاده می‌شود. با ترکیب سری این سلول‌‌ها، پنل‌ها یا ماژول‌ها ساخته می‌شوند تا بتوانند سطح ولتاژ مورد نظر را تامین نمایند.

اغلب اوقات ولتاژ یک ماژول نیز برای سیستم کافی نبوده و باید با سری کردن آن‌ها به یک ولتاژ بالاتر دست پیدا کرد. ترکیب سری پنل‌های خورشیدی، رشته نامیده می‌شود.شکل فوق ماژولی را نشان می‌دهد که در آن ۳۶ سلول با هم سری شده‌اند. همانطور که بیان شد مقدار ولتاژ ماژول بستگی به تعداد سلول‌هایی دارد که با هم سری شده‌اند ولیکن مقدار جریان ماژول به سطح مقطع سلول و کارآیی آن بستگی دارد. جریان تولیدی ماژول‌های تجاری بین ۳۰ تا ۳۶ میلی­ آمپر بازای هر سانتی‌مترمربع است.

آرایه خورشیدی: برای دستیابی به سطح جریان بالا، باید رشته‌ها را با هم موازی نمود. ترکیب موازی رشته‌ها، آرایه خورشیدی نامیده می‌شود. شکل زیر تمامی این مفاهیم را به صورت یکجا نشان می‌دهد.

سیستمهاي فتوولتاییک در شـبکه هـا ي قـدرت بـه هـم پیوسـته از مبـدل استفاده می کنند تا جریان dc تولید شده به وسیله آرایه هاي فتوولتاییک به جریان ac متناسب با ولتـاژ و فرکـانس مـورد نیاز در شبکه برق تبدیل شود.

تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟

از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی یا پنل (PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ، ردیف های زیادی از پنل های خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری آرایه خورشیدی (PV Array) تشکیل می دهند.

بررسی مقاومت مکانیکی و قابلیت چسبندگی و .. در یک ماژول خورشیدی ...

انرژی فتوولتاییک چیست؟

در اثر تابش نور خورشید به یک سلول فتو ولتاتیک یا سلول خورشیدی، الکتریسیته تولید می شود، این پدیده ، فتوولتائیک نام دارد. و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پر مصرف‌ترین کاربردهای انرژی‌های نو می‌باشند.

پنل فتوولتاییک چیست؟

(Solar Panel)

پنل خورشیدی آرایشی از تعداد زیادی سلول خورشیدی بوده که در کنار هم قرار گرفته و به صورت سری به هم متصل گردیده اند. پنل های خورشیدی بسته به میزان برق تولیدی خود در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند. آرایشی از چند پنل خورشیدی که در کنار هم قرار گرفته و به یکدیگر متصل می شوند، یک سیستم فتوولتائیک را ایجاد می‌نمایند.

در گذشته استفاده از پنل‌های خورشیدی تقریبا به کاربردهای فضایی منحصر و محدود بوده است ولی امروزه با اهمیت یافتن مساله تامین انرژی و ارزش اقتصادی آن برای کاربردهای مختلف خانگی، صنعتی و تجاری از یک طرف و مسائل زیست محیطی از طرف دیگر، دامنه استفاده از برق خورشیدی گسترش یافته و به حوزه کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی نیز راه باز کرده است و هر روز هم جای بیشتری در این حوزه ها باز می‌کند.

از سری و موازی کردن سلول‌های خورشیدی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. در نتیجه به مجموعه این سلول ها، پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند.

جنس سلول های خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته شده‌است امروزه اینگونه سلولها عموماً از ماده سیلیسیم تهیه می‌شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می‌شود.

انواع پنل های خورشیدی:

پنل های تک کریستالی MONO
سلول‌های تک کریستالی با استفاده از یک کریستال بزرگ سیلیس تولید می‌شوند سلول‌های سیلیکون تک کریستالی در صنعت فتوولتائیک بسیار رایج هستند. صفحات فتوولتاییک تک کریستال شامل سلول های مونو کریستال هستند.

پنل های پلی کریستالی یا چند کریستالی POLY

برای ساخت سلول‌های پلی- کریستالی از تجمع چندین کریستال سیلیس در یک سلول استفاده می‌شود. صفحات فتوولتاییک چندکریستال شامل سلول های پلی کریستال هستند. سیلیکون پلی کریستال شامل دانه‌های ریزی از سیلیکون تک کریستال می‌باشد.

سلولهای موجود در این پنل ها از تعداد زیادی تراشه سیلیکونی مرغوب و خالص تشکیل شده است. این پنل ها معمولا ارزان بوده و دارای بازدهی پایین تری می‌باشند و در نتیجه برای تولید مقدار معینی برق به سطح بیشتری نیاز دارند.

تفاوت کاربرد پنل های مونو کریستال و پلی کریستال :

پنل های مونو کریستال در مناطق با نور کم و جاهایی که زاویه تابش خورشید مایل می باشد مانند مناطق سردسیر مناسب تر است.

در مناطق خیلی گرمسیر شاید استفاده از پنل‌های پلی کریستال مناسب تر باشد، چون سطح آن‌ها روشن تر است و حرارت کمتری را از انرژی تابشی خورشید جذب میکنند.

سلولهای موجود در این پنل ها تها از یک قطعه کریستال سیلیکون اما بزرگ تشکیل شده است. این پنل ها عملکرد بهتری داشته اما گرانتر از انواع دیگر می باشند.

پنل های خورشیدی Amorphous :

این پنلها معمولا به صورت لایه های نازک سیلیکونی دیده می شوند و از حساسیت بالایی نسبت به دما برخوردار هستند. بازدهی آنها نسبت به انواع دیگر کمتر بوده اما ارزان بوده و بعضا از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار هستند. صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) بسیار سبک و باریک هستند. از نظر تکنولوژیکی جدیدترین نوع صفحات بوده و البته به دلیل نوع نیمه هادی های مصرفی در آن ها از بازده (راندمان) کمتری نسبت به صفحات کریستالی برخوردار هستند.

نحوه کار پنل های خورشیدی در تولید برق :

پنل های خورشیدی بر روی سقف خانه ها نصب میشوند تا اشعه های خورشیدی (فوتون ها) را جذب کنند.
پنل ها، اشعه های خورشید را به برق جریان مستقیم (DC) تبدیل کرده و آنرا به سمت اینورتر هدایت می کنند.
اینور برق جریان مستقیم را به برق جریان متناوب (AC) تبدیل میکند تا در مدار خانه قابل استفاده باشد.
الکتریسیته ی اضافه که مورد استفاده قرار نمی گیرد میتواند به شبکه بازگشت داده شود.

ماژول‌های فتوولتائیک

سلول خورشیدی در واقع یک پیوند PN است که انرژی فوتون‌های نورخورشیدی جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سطح ولتاژ و توان تولیدی هر سلول بسیار ناچیز بوده به همین منظور برای تولید سطح ولتاژ و یا توان مطلوب, این سلول‌ها  را در مجموعه‌ای به نام ماژول کنار هم قرار می‌دهند. ماژول‌های فتوولتائیک خود از تعدادی سلول‌های خورشیدی سری و موازی تشکیل شده‌اند.

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۸.
افزودن نظر

سلام؛

در توضیحات زیر هر کدام از موارد نامبرده شده به طور خلاصه توضیح داده شده‌است که به ما در درک مفهوم هر یک کمک می‌کند؛

در فناوری فتوولتائیک پرتوهای خورشیدی توسط صفحات کوچکی از نیم رساناهای فتوولتائیک، موسوم به سلول خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می­شود. سلول های فتوولتائیک به دو شکل صفحه تخت و متمرکزکننده ساخته می­شوند. نوع صفحه تخت همان سلول­های خورشیدی رایج است که نور را بی واسطه به نیم رسانا می­رساند و به الکتریسیته تبدیل می­کند. ولی سلول­های متمرکزکننده ابتدا نور خورشید را به کمک یک بازتابنده متمرکز و سپس آن را به سمت سلول خورشیدی هدایت می­کنند.

از اتصال سلول­های خورشیدی با هم یک ماژول خورشیدی تشکیل می­شود. توان تولیدی سلول و ماژول خورشیدی به تنهایی ممکن است فقط برای شارژ یک باتری کوچک کافی باشد. برای ساختن سامانه­ای با خروجی قابل توجه (نیروگاهی یا خانگی)، نیاز است که چند ماژول با هم و به صورت همزمان کار کنند.

همانطور که سلول­های خورشیدی به هم وصل می­شوند تا ماژول­ها را بسازند، ماژول­ها هم باید برای ایجاد میزان مناسبی از ولتاژ و جریان، به صورت سری و موازی به هم متصل شوند. واحد ساخته شده به این طریق پنل خورشیدی نامیده می­شود.

از کنار هم قرار گرفتن پنل­ها، آرایه‌­های خورشیدی به دست می­ آیند. 

 

به صورت خلاصه

سلول ——> «سلول‌های فوتوالکتریک» (Photoelectric Cells) یا همان «فوتوسل» (Photocells)، هنگامی که نور به آن‌ها برخورد کند، تولید برق یا جریان الکتریکی می‌کنند.

ماژول —–> جمع سلول‌های خورشیدی

پنل ——–> پنل یا صفحه خورشیدی، در واقع جمع و مونتاژ ماژول‌های خورشیدی

آرایه ——-> جمع پنل‌های خورشیدی

 

منابع:‌

سایت سان لب

بلاگ فرادرس

 

پاسخ داده شده در ۱۳۹۹/۰۱/۱۸.
افزودن نظر