انواع پنل خورشیدی و نوع طراحی سامانه

↓↓↓ ساختار سلول های خورشیدی ↓↓↓

انواع پنل خورشیدی

مطالب زیر عمدتا پیرامون طرز کار سلول های خورشیدی و انواع پنل ها تفاوت انها در راندمان و نوع هزینه و همچنین بیان انواع سامانه های خورشیدی است.

چناچه تمایل به دریافت pdf مطالب زیر دارید بر روی لینک دانلود کلید کنید.

ساختار الکتریکی سلول های خورشیدی

با برخورد فتونهای نور به محل پیوند  سییلیکونیpn  سلولهای خورشیدی میدان الکتریکی ساکن با ولتاژ ۰٫۵  تا  ۰٫۶ ولت تولید می­شود.

ولتاژ تولیدی انالوگ است که با اتصال  سری و موازی سلولهای خورشیدی بهمدیگر ولتاژ و جریان نهایی پنل بدست می اید که بسته به تعداد ستونهای پنل است.

در اجرای سیستم های خورشیدی صنعتی و تجاری ولتاژ پنل ها بین ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت متغییر و جریانی بین ۵ تا ۱۰ امپر میرسد.

پنل های pv  که در اکثر نیروگاهها استفاده می شوند دارای ولتاژ ۱۲ ، ۲۴، ۴۸، ۹۸ ولت هستند.

معایب:

در یک نوار رسانش پر انرژی ،الکتروونهای نوار رسانش برانگیخته می­شوند و جریان برق بوجود می­اورند.

بطور کلی الکترونها از ماده p  بسمت ماده N حرکت می­کنند و در عین گردش در مدار خارجی انرژی خود را از دست می­دهند و سرانجام وقتی به ماده نوع p  برمی­گردند موجب تبدیل جربان نوری به الکتریکی می­شوند.

یکی از معایب اینکار اختلاف انرژی بین باند توقف با نوار ظرفیت و نوار رسانش است.

باند توقف موقعیتی ایجاد می­شود که فقط فوتون های با مقدار انرژی مناسب بر ان غلبه می­کنند. و نکته منفی دیگر این است که فوتونهای با انرژی در انتهای طیف ابی و بنفش طیف خورشیدی انرژی بیش از حدی برای عبور از باند توقف دارند و بخش بزرگتری بصورت گرما هدر می­رود و به دلیل افت اهمی راندمان سلول کاهش میابد.

انواع پنل ها و تقاوت انها:

ساخت پنل ها بر اساس نوع فناوری و قیمت به ۳ دسته تقسیم می­شوند: پنل مونو کریستال (ساختار تک کریستالی دارند)، پنل خورشیدی پلی کریستال(ساختار چند کریستالی دارند)، فیلم نازک نامتبلور(بی شکل) که البته فناوری جدیدی بنام فتوولتایک ارگانیک (الی) در حال توسعه هستند.

طریقه تولید برق توسط سلولهای خورشیدی بر اساس پیوند pnp نیمه هادی است که قادر است فتونهای نوری را به دام بیاندازد.

بمنظور ساخت پنلس یا حداقل طول عمر ۲۵ سال قابلیت هدایت الکتریکی مناسب، عایق بندی الکتریکی خوب، و استحکام مکانیکی لازم و حفاظت از ان در شرایط اقلیمی نامناسب است که شامل کلیه مراحل مونتاژ اب بندی و بسته بندی است.

یکی از مهم ترین موادی که برای اب بندی سلولها استفاده می شود فلوروپلیمر است که باید شفافیت نوری لازم برای ضریب انکسار شیشه و سیلیکون را در یک حد انداره نگه دارد تا انعکاس ناخواسته در محل پیوندها کاهش بیاید.

جهت هدایت جریان الکتریکی در داخلل ماژول از سولامت که نقش یک هادی بسیار نازک را بازی می­کند و در عین حال مانع عبور عبور پرتوهای نوری نیز نمی­شوند ،استفاده می کنند.

انواع پنل ها و طراحی سامانه

عمر مفید و هزینه ساخت:

بعلت کمبود سیلیکون در جهان، هزینه های جانبی سلول های خورشیدی تاکنون مانع کاهش هزینه هایی ساخت شده است.

در روش های تولید اخیر برای کاهش هزینه ساخت پنل های خورشیدی ضمن کاهش ضخامت تراشه ها به ۱۸۰ میکرون از فناوری ریخته گری تراشه ها با پودر سیلیکون استفاده می شود.

ساخت سلولهای مونوکریستالی با کریستالهای سیلیکونی که در طبیعت بصورت سنگ یافت می­شود اغاز می­گردد. ناخالصی سیلیکون با درجه خلوص بالا بسیار کم بوده و حدود ۱ میلیاردیوم است.

بمنظور افزایش عمر ماژول مجموعه سلولهای pv بین دو لایه محافظ قرار داده می­شوند و علاوه بر ان با اب بندی کردن پوشش فوقانی و تحتانی ار نفوذ اب یا اکسیژن به داخل پنل جولوگیری می­کنند که در برابر شرایط بد اقلیمی مقاومت کند.

اگرچه ماژولهای pv سیلیکونی ضمانت ۲۰ ساله دارند اما در عمل انتظار میرود بدون کاهش قابل توجهی در راندمان ، بیش از ۴۵ سال باشد.

سلول های خورشیدی فتوولتایک چند کریستالی:

در فرایند ساخت سلولهای چند کریستالی با ریختم سیلیکون مذاب تحت شرایط کنترل شده و فرایند سرد شدن تدریجی بلورهای سیلیکون به شکل کریستال نوسط مرز بلورها جدا می­شوند.

علی رغم راندمان کمتر نسیت به تک سلولی تعدادی از سازندگان به دلیل هزینه تولید کمتر تمایل بیشتری به تولید چند کریستال دارند.

سلول خورشیدی با فناوری فیلم نازک:

عامل استقبال از محصولات خورشیدی فیلم نازک قیمت  کمتر برق خورشیدی است که با استفاده از این فناوری بدست می­اید.

هر ساله تقاضای بازار جهانی برای مخصولات فتوولتایک تا ۴۰ درصد افزابش داشته است.

تاکنون فناوری های pv تحت الشعاع فناوری منوکریستال و پلی کریستال بوده است.

فناوری فیلم نازک از جمله سیلیکون غیر متبلور و میکروکریستالی ۳ درصد کل بازار را به خود اختصاص داده است.

سلولهای فیلم نازک در مقایسه با سلولهای کریستالی حساسیت کمتری نسبت به دما داشته و تحت شرایط واقعی نسبت کیلووات ساعت به توان نصب شده بیشتری تولید می­کنند.

سلولهای فیلم  نازک قابل انعطاف هزینه نصب کمتری دارند و سازندگان این ماژولها سعی بر افزایش راندمان همزمان با افزایش راندمان هستند.

مانند فناوری های رقیب موفقیت فیلم نازک در تولید برق خورشیدی مقرون به صرفه است.

با انکه سلولهای برق خورشیدی فیلم نازک در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته بازده ۵ تا ۹ درصدی دارند،یکی از مزایای انها نسبت به سلولهای پلی سیلیکونی (با بازده ۱۵ تا ۲۰ درصد) اینست که برای تولید برق  به نور مستقیم خورشید نیاز ندارند از اینرو ان ها قادرند در طولانی مدت الکتریسیته تولید کنند.

لایه های سلول فیلم نازک از سه سلول زیرین نور قرمز ، سلول میانی نور زرد، سلول بالایی نور ابی برای جذب نور ساخنه می­شوند.

دستیابی به توازن هزینه بین برق سراسری و برق خورشیدی:

در طول سالیان اخیر مشوق­هایی برای جایگزینی سلولهای خورشیدی در راستای تولید برق در برخی از کشورها باعث افزایش سطح تولیدات این صنعت شده است.

در حال حاضر هزینه نصب سیستم های خورشیدی در پشت بام ها در ایالت متحده به ازای هر وات بین ۳٫۵ تا ۴ دلار است و با استفاده از مدل solar advisor هزینه های برق خورشیدی در برخی از مناطق نظیر کالیفرنیا به کمتر از ۱۰ سنت به هر کیلو وات ساعت رسیده است.

طبقه بندی و پیکربندی سیستم برق خورشیدی:

بطور کلی ۴ نوع پیکربندی برای احداث سامانه های برق خورشیدی وجود دارد.

• سیستم برق خورشیدی DC با اتصال مستقیم به شبکه
• سیستم برق خورشیدی DC با باتری ذخیره
• سیسنم برق خورشیدی خود اتکاء هیبریدی همراه با ژنراتور و باتری ذخیره
• سیستم خورشیدی قابل اتصال به شبکه برق

سیستم برق خورشیدی DC با اتصال مستقیم به شبکه:

در شکل زیر خروجی های مثبت و منفی از طریق جعبه کلید به بار dc متصل می­شود. این نوع چیدمان عمدتا در سیستم های کشاورزی استفاده می­شوند که خدمات برق رسانی منظم دور از دسترس و هزینه ان بالا است.

انواع پنل خورشیدی و طراحی سامانه

سیستم برق خورشیدی DC با باتری ذخیره:

در این روش خروجی های پنل به نوبت به یک تابلوی DC مجهز به تجهیزات حفاظتی زیاد مانند فیوزهای سرامیکی متصل می­شوند.

برای کنترل ولتاژ و جریان پنل و همچنین ولتاژ باتری خروجی ها را به شارژ کنترلر متصل می­شوند.

این کنترل کننده جریان خروجی را تنظیم نموده و ار افزایش غیر مجاز ولتاژ باتریها جلوگیری می­کند.

هنگام طراحی سامانه توان خروجی باید طوری در نظر گرفته شود که بتواند شارژ مداوم باتریها و بار متصل به انرا تامین کند همچنین باتریها ذاتا در حال کار به علت تولید گرما ۲۰ تا ۳۰ درصد اتلاف توان دارند.

سیستم برق خورشیدی هیبریدی خود اتکاء همراه با ژنراتور و باتری ذخیره:

طرز کار این نوع سیستم همانند روش قبلی است منتها دو المان اضافه در ابن نوع چیدمان مورد استفاده قرار می­گیرد.

اینورتر که به منظور تبدیل برق DC به AC مورد استفاده قرار می­گیرد و مولفه دوم یک ژنراتور DC اضطراری پشتیبان است.

اکثر اینورتر­ها علاوه بر برق ورودی از پنل ، قابلیت اتصال برق ورودی از ژنراتور در هنگام افت ولتاژ باتری را دارند.

خروجی اینورتر­ها با طراحی خاصی قابلیت اتصال به برق سراسری را دارند که به اصطلاح به این نوع از اینورتر­ها، اینورترهای سنکرون می­گویند که امکان تولید موجی سینوسی هم فاز با موج شبکه برق را دارند.

سیستم برق خورشیدی قابل اتصال به شبکه:

اصول کار این چیدمان جهت فروش برق به سیستم سراسری است که مثل حالت هیبریدی است.

تجهیزات اندازه­ گیری توان استاندارد که مصرف برق را در نقطه اتصال به شبکه انداره می­گیرند قابلیت محاسبه توان فروخته شده و همچنین توان مصرف شده را دارند.

اینگونه کنترها زا باید از شرکت برق تدارک دید.

همچنین به منظور ممانعت از انتقال نویز های ناخواسته از شبکه برق به تجهیزات الکتریکی سامانه برق خورشیدی از یک دستگاه ترانسفورمر جدا کننده ستاره به مثلث بین برق اصلی و اینورتر قرار می­دهند.

سیم پیچ مثلث ترانس ایزوله که به شینه بار متصل است هارمونیک­های نویز را در سیم پیچ خود به دام می­اندازد و بصورت گرما تلف می­کند.

امروزه با توجه به شرایطی که برای ارز وجود دارد و هر روزه با نوسان‌های گوناگون روبرو می‌شویم؛ امکان بیان قیمت پنل خورشیدی به‌صورت قطعی وجود ندارد و شما برای دست‌یابی به چنین اطلاعاتی باید با فروشگاه خود، تماس بگیرید تا از به‌روزترین اخبار مطلع شوید.

سوالات متداول پیرامون انواع پنل خورشیدی