کاربری پنل خورشیدی و سلول خورشیدی

سلول های خورشیدی بر پایه سیلیکون کریستالی 

در حال حاضر بیش از ۹۰ % از سلول های فتوولتاییک از انواع مختلف سیلیکون ساخته می شوند. در سال ۲۰۱۱ حدود ۹۵ % از پنل هایی که برای اجرای سیستم های فتوولتاییک خانگی در ایالات متحده فروخته شده است از نوع سیلیکون کریستالی بوده است.

از سیلیکون برای ساخت سیستم های فتوولتاییک به شکل های مختلف استفاده می شود. مهم ترین تفاوت در خلوص سیلیکون مورد استفاده است.

اما خلوص سیلیکون واقعا به چه معناست ؟ هرچه مولکول های سیلیکون منظم تر در کنار هم قرار گیرند سلول خورشیدی بهتری برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته خواهیم داشت.(اثر فتوولتاییک)

بازده پنل های خورشیدی رابطه ی مستقیمی با خلوص سیلیکون دارد اما فرآیند افزایش خلوص سیلیکون بسیار هزینه بر و گران است و بر این اساس بازدهی پنل نباید برای شما اولویت اول محسوب شود چرا که اغلب عواملی مانند هزینه و فضای مورد نیاز برای مشتریان مهم تر است.

سیلیکون کریستالی پایه و اساس سلول های خورشیدی مونو کریستال و پلی کریستال است.

سلول های خورشیدی مونو کریستال

سلول های خورشیدی که از سیلیکون مونو کریستال ( mono-Si ) ساخته می شوند و گاها تک کریستالی نیز نامیده می شوند به سادگی از طریق رنگ یکپارچه و ظاهر سلول ها قابل شناسایی هستند که این رنگ یکپارچه اشاره بر خلوص بالای سیلیکون مورد استفاده دارد. در تصویر زیر شما می توانید چند پنل مونو کریستال را مشاهده نمایید.

پنل خورشیدی مونو کریستال

سلول های خورشیدی مونو کریستال از شمش سیلیکون ساخته می شوند که در ابتدا به شکل یک استوانه هستند. برای بهینه سازی عملکرد و کاهش هزینه ، برای تولید ویفر سیلیکون ، چهار ضلع از شمش استوانه ای سیلیکون بریده می شود تا به شکل مربع درآید اما برای بهینه کردن برش و کاهش تلفات ، در نهایت یک مربع با گوشه های گرد پدید می آید و شکل ظاهری خاص پنل های مونو کریستال بدین دلیل است.

 یک راه خوب برای تشخیص نوع پنل خورشیدی شکل ظاهری سلول ها است که در پنل های پلی کریستال سلول ها کاملا به شکل مستطیل و بدون گوشه های گرد در کنار هم قرار گرفته اند اما در پنل های مونو کریستال مربع ها دارای گوشه های گرد هستند.

مزایای سلول های مونو کریستال 

از آنجا که پنل های مونو کریستال از سیلیکون با کیفیت بالا ساخته می شود ، بالاترین بهره عملکرد را دارند به گونه ای که راندمان پنل های خورشیدی مونوکریستال معمولا بین ۱۵ الی ۲۰ درصد می باشد.

در ایالات متحده برترین پنل های مونوکریستال از نظر راندمان را تولید می کند به گونه ای که در محصولات تجاری این شرکت در سال های قبل از ۲۰۱۱ ، پنل های خورشیدی سری E20 دارای بازده ۲۰/۱ % بوده است و در سال ۲۰۱۳ سری جدیدی از این پنل ها را تحت عنوان سری X روانه بازار نموده که دارای بازدهی ۲۱/۵ % می باشد.

پنل های مونو کریستال در بهره برداری از فضا راندمان بیشتری دارند و فضای کمتری برای نصب نیاز دارند. از آنجا که پنل های خورشیدی مونو کریستال در واحد سطح یکسان بالاترین توان الکتریکی را در خروجی ایجاد می نمایند ، به فضای کمتری نیاز دارند. پنل های مونوکریستال در سطح یکسان ۴ برابر پنل های خورشیدی تین فیلم برق تولید می نمایند.

بالاترین عمر در بین پنل های خورشیدی مربوط به پنل های مونوکریستال است و به همین علت اکثر کارخانه های سازنده ، پنل های خورشیدی مونوکریستال را تا ۲۵ سال گارانتی می کنند.

پنل های مونوکریستال در شرایط نور کم در مقایسه با پنل های پلی کریستال عملکرد و بازده بهتری دارند.

معایب پنل های خورشیدی مونوکریستال

پنل های خورشیدی مونوکریستال ،گران ترین نوع پنل خورشیدی موجود در بازار هستند. از دیدگاه مالی یک پنل خورشیدی که از سیلیکون پلی کریستال ساخته شده است ( در برخی شرایط تین فیلم ) می تواند برای مشتریان بخش خانگی انتخاب مطلوب تری باشد.

در صورتی که بر روی قسمتی از پنل سایه بیفتد ، کثیف یا غبار آلود شود یا زیر برف برود می تواند باعث از کار افتادن کل سیستم شود. اگر فکر می کنید سیستم شما ممکن است توسط عوامل ذکر شده در معرض خطر قرار گیرد ، به جای استفاده از اینورتر مرکزی از میکرواینورتر ها استفاده نمایید. استفاده از چند میکرواینورتر به شما کمک می کند تا مطمئن شوید با افتادن سایه یا سایر موارد روی یکی از پنل ها ، کل سیستم شما از کار نمی افتد.

فرآیندی تحت عنوان Czochralski برای تولید سیلیکون مونوکریستال مورد استفاده قرار می گیردکه در نهایت موجب ایجاد یک شمش استوانه ای می گردد سپس چهار گوشه از شمش سیلیکون بریده می شود تا ویفر های سیلیکون ساخته شوند که این امر موجب می شود تا مقدار قابل توجهی از سیلیکون اصلی به صورت ضایعات در آید.

پنل های مونو کریستال در آب و هوای گرم بازدهی بیشتری دارند ، عملکرد این پنل ها با افزایش دما افت می کند اما معمولا مقدار کاهش آن از پنل های پلی کریستال کمتر است که معمولا برای اغلب مشتریان درجه حرارت اهمیت چندانی نخواهد داشت.

سلول های خورشیدی پلی کریستال ( سیلیکون چند کریستالی )

اولین پنل های خورشیدی بر پایه سیلیکون چند کریستالی ساخته شدند ، که به عنوان پلی سیلیکون ( P-Si ) یا سیلیکون مولتی کریستال ( mc-Si ) نیز شناخته می شوند. این نوع پنل ها در سال ۱۹۸۱ وارد بازار شدند.

بر خلاف پنل های خورشیدی مونوکریستال ، تولید پنل های پلی کریستال به فرآیند خالص سازی Czochralski نیازی ندارد.در ابتدا سیلیکون خام ذوب و در یک قالب مستطیل شکل ریخته می شود و پس از سرد شدن به شکل ویفر های کاملا مستطیل برش می خورد.در تصویر زیر میتوان پنل خورشیدی پلی کریستال را مشاهده نمود.

پنل خورشیدی پلی کریستال

مزایای پنل های خورشیدی پلی کریستال :  

فرآیند تولید سیلیکون پلی کریستال ساده تر و کم هزینه تر است. میزان ضایعات سیلیکون در مقایسه با تولید سیلیکون مونوکریستال کمتر است.

پنل های خورشیدی پلی کریستال از نظر تحمل دما در مقایسه با پنل های مونوکریستال تحمل دمایی کمتری دارند. به لحاظ فنی این بدان معناست که در دمای بالا بازدهیشان کمتر از پنل های مونوکریستال است.حرارت می تواند بر عملکرد پنل های خورشیدی تاثیر منفی بگذارد و طول عمر پنل های خورشیدی را کم کند. با این حال این تاثیرات در حد اندک است و اغلب مشتریان برای استفاده خانگی نیازی به در نظر گرفتن این پارامتر نخواهند داشت.

معایب پنل های خورشیدی پلی کریستال :

راندمان پنل های خورشیدی پلی کریستال عموما بین ۱۳ الی ۱۶ % است.به علت خلوص کمتر سیلیکون مورد استفاده در ساخت پنل های پلی کریستال ، این نوع پنل ها بازدهی پنل های خورشیدی مونوکریستال را ندارند.

 راندمان کمتر در بهره برداری از فضا : شما عموما برای تامین یک توان ثابت ، نسبت به پنل های مونوکریستال به صفحات بزرگتری از جنس سیلیکون پلی کریستال نیاز خواهید داشت. با این حال این بدان معنی نیست که هر پنل مونوکریستالی بازدهی و عملکرد بهتری نسبت به پنل های پلی کریستال دارد.

پنل های خورشیدی مونوکریستال و تین فیلم ( Thin Film ) به لحاظ داشتن سلول های یکرنگ در مقایسه با پنل های پلی کریستال با رنگ آبی خالدار ( بلور های ریز و درشت ) دارای زیبایی بیشتری هستند.

پنل خورشیدی مونو کریستال

پنل خورشیدی مونو کریستال

پنل خورشیدی مونو کریستال

پنل خورشیدی مونوکریستال که از سلول های خورشیدی برای تشکیل این نوع پنل خورشیدی مورد توجه قرار دارند به صورتی که یک کریستال عظیم سیلیس  تولید می کند.این پنل خورشیدی دارای راندمان بالایی هستند یعنی بازدهی بیش تری به دست می دهند ولی مقداری هزینه بر خواهد بود.پس نتیجه ی اصلی یک پنل خورشیدی مونوکریستال عبارت است از راندمان بالا و قیمت بالاتر.از این پنل خورشیدی با توجه به سطح تیره تر در مناطق سردسیر بیش تر استفاده می شود.نکته ی قابل توجه در پنل خورشیدی مونو کریستال این است که می توان آن را به صورت 200 میکرون برش داد در نتیجه بازده به 15 درصد گسترش می یابد.