پرش به محتوا

تفاوت میان نسخه‌های «پانل خورشیدی»

جز
←‏جایگزینی با [[وپ:اشتباه|اشتباه‌یاب]]: الککتریکی⟸الکتریکی، فوتوولتیک⟸فتوولتاییک، ، فوتوولتیکی⟸فتوولتاییکی،
جز (←‏منابع: اصلاح متن با استفاده از AWB)
جز (←‏جایگزینی با [[وپ:اشتباه|اشتباه‌یاب]]: الککتریکی⟸الکتریکی، فوتوولتیک⟸فتوولتاییک، ، فوتوولتیکی⟸فتوولتاییکی،)
[[پرونده:Solar panels in Ogiinuur.jpg|بندانگشتی|یک پانل ۲۴ عددی سلول‌های خورشیدی در مغولستان]]
 
پانل خورشیدی به یک مدول فوتوولتیکفتوولتاییک اطلاق می‌شود و یا یک پانل آب گرم خورشیدی، یا به یک مجموعه از مدول‌های PV خورشیدی که به لحاظ الکتریکی، روی یک ساختار تکیه گاهی نصب شده‌اند. یک مدل PV، بسته بندی شده است و به مجموعه‌ای از سلولهای خورشیدی وصل می‌شود. پانل‌های خورشیدی را می‌توان به عنوان مولفه‌ای از یک سیستم فوتوولتیکفتوولتاییک بزرگتر، برای تولید و ذخیرهٔ الکتریسیته در کاربردهای تجاری و مسکونی، استفاده کرد. هر مدول با یک توان خروجی DC، درجه‌بندی شده است که تحت شرایط تست استاندارد عمل می‌کنند (STC) و نوعاً از ۳۲۰ – ۱۰۰ وات دامنه و تنوع دارند. راندمان یک مدول، مساحت مدول (با خروجی مشابه درجه‌بندی شده) را تعیین می‌کند – مدولی ۲۳۰ وات با راندمان ۸٪ دارای دو برابر مساحت یک مدول ۲۳۰ واتی با راندمان ۱۶ درصد است – تعداد اندکی از پانل‌های خورشیدی وجود دارند که راندمانشان / بازده‌شان بیشتر از ۱۹ درصد باشد. یک مدول خورشیدی منفرد می‌تواند تنها به میزان محدودی توان تولید کند، اکثر تأسیسات حاوی مدول‌های چندگانه هستند. یک سیستم فوتوولتیکفتوولتاییک نوعاً شامل یک پانل یا آرایه‌ای از مدول‌های خورشیدی، یک مبدل و گاهی یک باهی یا تراکر خورشیدی و سیم پیچی درونی است.
 
== تئوری و ساخت ==
مدول‌های خورشیدی از انرژی نور خورشید یا فوتون‌ها برای تولید الکتریسیته از طریق تأثیر فوتوولتیکفتوولتاییک استفاده می‌کنند. اکثر مدول‌ها از سلول‌های سیلیکون کریستالی وافر – محور یا سلول‌های فیلم نازک مبتنی بر کادمیوم تلیورید یا سیلیکون، استفاده می‌کنند. عضو ساختاری (حامل بار) یک مدول می‌تواند یک لایه تاپ یا بالایی باشد و یا یک لایه عقبی سلول‌ها باید از آسیب مکانیکی و رطوبت محافظت شوند. اکثر مدولهای خورشیدی غیر منعطف هستند ولی گونه‌های نیمه منعطف هم وجود دارند، که همان سلول‌های فیلم نازک می‌باشند. از این مدول‌های خورشیدی اولیه، برای اولین بار در سال ۱۹۵۸ در فضا استفاده شد.
اتصالات الکتریکی به صورت سری ساخته می‌شوند تا به ولتاژ خروجی مطلوب برسند و یا به صورت موازی ساخته می‌شوند تا حداکثر کارایی جریان الکتریسیته بدست آید. سیم‌های هدایت کننده که جریان را از مدول‌ها خارج می‌کنند، ممکن است حاوی نقره، مس یا دیگر فلزات رسانای غیر مغناطیسی باشند. این سلول‌ها باید به صورت الکتریکی با بقیه سیستم متصل باشند. مدول‌های فوتوولتیکفتوولتاییک با کاربرد زمینی، از متصل کننده‌ها یا رابطه‌های MC3 یا MC4 برای تسهیل و تقویت اتصالات مقاوم در برابر آب و هوا، استفاده می‌کنند.
دیودهای بای پاس را می‌توان هم در داخل و هم در بیرون مدول‌ها استفاده کرد، (در مورد سایه افکنی نسبی بر مدول) تا خروجی بخشهای مدول، به ماکزیمم برسد و هنوز هم روشنایی خود را داشته باشند.
برخی از طرح‌های مدول خورشیدی، اخیراً دارای متمرکز کننده‌هایی هستند که نور در آن از طریق آینه و یا عدسی (لنز) متمرکز می‌شود و روی آرایه‌ای از سلولهای کوچکتر پخش می‌شود. این ویژگی، امکان استفاده از سلول‌هایی کم هزینه تر به جای انواع با هزینه بالا در هر قسمت از یونیت، را فراهم می‌سازد.
 
== بازده و راندمان ==
بسته به ساختار مورد نظر، مدول‌های فوتوولتیکفتوولتاییک می‌توانند الکتریسیته را در بازه‌ای از فرکانس‌های نوری، تولید کنند ولی نمی‌توانند تمامی طیف خورشید را بپوشانند؛ بنابراین اکثر انرژی خورشید توسط مدول‌های خورشیدی به هدر می‌رود و اگر این مدول‌ها با نور مونوکرومیک روشن شوند، می‌توانند راندمان بسیار بالاتری داشته باشند. گزینهٔ طراحی دیگر، این است که نور به طیف‌های مختلفی با دامنه و طول موج‌های متفاوت تقسیم شود و پرتوها را به سلولهای متفاوتی هدایت کند که با این طیف‌ها تنظیم و سازگار شده‌اند. با این کار راندمان تا ۵۰ درصد افزایش می‌یابد.
در حال حاضر بهترین میزان راندمان برای تبدیل نور خورشید، ۵/۲۱ درصد است که برای سلول‌های منفرد این میزان بسیار پایین‌تر است. کارآمدترین و پربازده‌ترین مدول‌های انبوه، دارای میزان تراکم تا سقف ۱۷۵ وات (W⁄m^2) می‌باشند.
تحقیقاتی که توسط امپریال کالج انجام شده، نشان می‌دهد که راندمان یک پانل خورشیدی را می‌توان با پوشش دهی سطح نیمه رسانا و دریافت کننده نور، به وسیله نانواستوانه‌های آلومینیومی، مثل رشته‌هاها یا لگو بلاک‌ها، بهبود داد. سپس نور پراکنده شده در طول یک مسیر طولانی درون نیمه رسانا حرکت می‌کند و بیشتر فوتونها می‌توانند جذب و به جریان تبدیل شوند. گر چه این نانواستوانه‌ها قبلاً به کار رفته‌اند در آن‌ها به جای آلومینیوم از طلا و نقره استفاده می‌شده، و پراکندگی نور در نزدیکی ناحیه مادون قرمز رخ می‌داده و نور مرئی نیز به شدت جذب می‌شده است. اکنون معلوم شده که آلومینیوم جزء فرابنفش طیف را جذب می‌کند و اجزاء مرئی و نزدیک مادون قرمز طیف هم در سطح آلومینیوم پخش می‌شوند. این تحقیق ادعا می‌کرد که با استفاده از آلومینیوم هزینه به شدت پایین آمده و راندمان بالا می‌رود چون آلومینیوم فراوان‌تر است و قیمتش از طلا و نقره کمتر است. این تحقیق خاطر نشان می‌کند که افزایش جریان پانل‌های خورشیدی با فیلم نازکتر را به لحاظ تکنیکی، کاربردی تر می‌کند و مصرف مواد به شدت کاهش می‌یابد و راندمان تبدیل افزایش پیدا می‌کند.
 
سلول‌های خورشیدی چند شاخه‌ای (IMM) که با تکنولوژی ترکیب – نیمه رسانا ساخته می‌شوند، در ژوئیهٔ سال ۲۰۰۸ میلادی به سطح تجاری رسیدند. دانشگاه میشیگان یک ماشین خورشیدی ساخته که برنده مسابقه American solar Challenge (ژوئیهٔ ۲۰۰۸ میلادی) بود و از سلول‌های خورشیدی منعطف فیلم نازک IMM استفاده می‌کرد.
نیازمندی‌هایی مسکونی و تجاری با هم فرق دارند، نیازمندی‌هایی مسکونی ساده هستند و می‌توان آن‌ها را بسته بندی کرد به طوریکه با پیشرفت تکنولوژی سلول خورشیدی، تجهیزات خط پایه مثل باتری، مبدل و سوئیچ انتقال حسگری ولتاژ، باید فشرده باشند تا برای کاربرد خانگی مناسب باشند. کاربرد تجاری بسته به اندازه سرویس، در عصر سلول فوتوولتیک،فتوولتاییک، محدودتر خواهد شد و فلکتورهای پارابولیک و متمرکز سازه‌های خورشیدی پیچیده تری، در حال همگانی شدن و گسترش می‌باشند.
پانل‌های فیلم نازک منعطف برای کاربری‌های قابل حمل مناسب و مطلوب هستند چون نسبت به سلول‌های کریستالین مقاومت بسیار بیشتری در برابر خرابی دارند ولی با برخورد به یک شی تیز ممکن است خراشیده شوند و آسیب ببینند. آنها نسبت به پانل‌های خورشیدی سخت و غیر منعطف (استاندارد)، به ازای هر فوت (پا، ۳۰ سانتی‌متر) مربع، سبکتر هستند.
بازار جهانی PV فیلم نازک و منعطف، علی‌رغم اظهار احتیاط درباره کل صنعت PV، CAGR به میزان ۳۵ درصد (۲۰۱۹) را پیش بینی کرده است که براساس مطالعه جدید Intertechpira، از 32GW فراتر می‌رود.
 
== مدول‌های خورشیدی هوشمند ==
چندین کمپانی شروع به گنجاندن الکترونیک در مدولهای PV خود کرده‌اند. این کار، اجرای ردیابی نقطه توان را به ماکزیمم می‌رساند (برای هر مدول) و اندازه‌گیری داده‌های عملکرد را برای نظارت و کشف خطا در سطح مدول، ممکن می‌سازد. برخی از این راه حل‌ها، از بهینه‌سازهای توان بهره می‌گیرند. تکنولوژی تبدیل DC – به – DC برای به حداکثر رساندن بار توان حاصل از سیستم‌های فوتوولتیکفتوولتاییک خورشیدی ۱۰ اختراع شده‌اند. این الکترونیک می‌تواند تأثیرات سایه را جبران کند وقتی که سایه روی یک قسمت از مدول می‌افتد، خروجی الکتریکی یک یا چند زنجیره از سلول‌های مدول به صفر می‌رسد، ولی خروجی کل مدول به صفر کاهش نمی‌یابد.
عملکرد مدول و پیر شدن آن:
عملکرد مدول معمولاً تحت شرایط تست استاندارد (STC) درجه‌بندی می‌شود. تشعشع یا تابش 1000 W⁄m^2، طیف خورشیدی AM I.5 و دمای مدول ۲۵°C.
با پیروی از RMI، مولفه BOS، هزینه مدول‌ها به حدود نیمی از هزینه‌های کل تأسیسات رسیده است.
برای ایستگاه‌های تجارت توان خورشیدی که الکتریسیته برای ورود به شبکه انتقال فروخته می‌شود. هزینه انرژی خورشیدی باید با قیمت فروش الکتریسیته متناسب باشد.
برخی از سیستم‌های فوتوولتیکفتوولتاییک مثل تجهیزات پشت بامی، می‌توانند توان را مستقیماً به یک کاربر الکتریسیته عرضه کنند. در این موارد، زمانی که هزینه خروجی با قیمتی که کاربر برای مصرفش می‌پردازد، جور باشد، تجهیزات رقابتی می‌شوند. تحقیقات انجام شده از سوی ENengy – UN در سال ۲۰۱۲، نقاطی از کشورهای آفتابی را نشان می‌دهد که قیمت الکتریسیته بالایی دارند مثل ایتالیا، اسپانیا و استرالیا و یا نواحی که از ژنراتورهای دیزلی استفاده می‌کنند. (آنها به قیاس یا تشابه گرید فروش رسیده‌اند).
برافراشتن و نصب سیستم‌ها
 
== نصب بر روی زمین ==
سیستم‌های فوتوولتیکیفتوولتاییکی که روی زمین نصب می‌شوند، معمولاً بزرگ و در سطح یا مقیاس تجهیزات بزرگ خدمات رفاهی هستند. مدول‌های خورشیدی آنها به وسیله فرام‌ها یا میله‌هایی که به تکیه گاههای زمینی (نصب شده روی زمین) وصل هستند، نگه داشته می‌شوند.
تکیه گاه‌های نصب زمینی شامل موارد زیر است:
تکیه گاه‌های یا سکوهای میله‌ای که مستقیماً به زمین وصلند یا در داخل سیمان و بتون جای می‌گیرند
سکوی نصب میله‌ای که مستقیماً به ساختار پشت بام وصل شده و می‌تواند برای اتصال مدول به میله‌ها یا فراهم، از ریل‌های بیشتری استفاده کند.
تکیه گاه‌هایی با فوتینگ شن ریزی شده، مثل پایه‌های بتونی یا فولادی که از وزن خود برای ایمنی سیستم پانل در مکان استفاده می‌کنند و به نفوذ در زمین احتیاجی ندارند. این متد نصب، امکان جابجایی سیتم پانل خورشیدی را بدون تأثیر مخرب بر ساختار پشت بام، فراهم می‌سازد.
تمام سیم پیچی‌هایی که مدول‌های خورشیدی را به تجهیزات برداشت انرژی وصل می‌کنند، باید براساس کدهای الککتریکیالکتریکی محلی نصب شوند و در کانالها یا لوله‌های مناسب برای شرایط آب و هوایی راه‌اندازی شوند.
 
== تراکرها ==
 
== استانداردها ==
دستگاه‌هایی با مدول‌های فوتوولتیکفتوولتاییک
ایستگاه‌های فضایی و مصنوعات فضایی که از مدول‌های فوتوولتیکفتوولتاییک برای تولید توان استفاده می‌کنند.
[[پرونده:ROSSA.jpg|بندانگشتی|استفاده از سلول‌های خورشیدی در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)]]