پنل خورشیدی و اثر فتوولتائیک

مقدمه :

سامانه های (پنل خورشیدی )تولید الکتریسیته که از انرژی خورشیدی برای تولید برق استفاده می کنند ، از نوری که از طرف خورشید گسترده می شود تولید الکتریسیته می کنند در واقع تحقیقات نشان داد که تبدیل انرژی نوری به انرژی الکتریکی در سطح اتمی همان اثر فتوولتائیک است ؛ در اواسط سال های قرن نوزدهم فیزیکدان فرانسوی به نام ادموند بکرل با بیان اثر فتوولتائیک نشان داد که مواد جامد خاصی وجود دارند که هنگامی که در معرض نور قرار می گیرند مقادیر اندکی الکتریسیته تولید می کنند که این توضیح ،همان اثر فتوولتائیک است .

پنل خورشیدی :

سامانه پنل های خورشیدی همان مواد خاصی هستند که با کسترده شدن نور از خورشید موجب تولید الکتریسیته می شوند اما فرق این پنل ها  در این است که دیگر مقادیر اندکی الکتریسیته تولید نمی کنند بلکه با راندمان های مختلف برق تولید می کنند و میتوان از آنها در صنعت و مصارف برق خانگی استفاده کرد ؛ ای سامانه ها میتوانند شامل پنل های خورشیدی و ماژول صفحات خورشیدی ، اینورتر ، و گاهی یک باتری یا ردیاب خورشیدی ، کابل ها و سیم کشی های مختلف باشند .

سلولهای لایه نازک :

یکس از انواع مختلف پنل های خورشیدی سلول های خورشیدی لایه نازک است که ساخت آن مبتنی بر استفاده از لایه نازکی از رسوبات نیمه رساناست و شامل سلولهای لایه نازک سیلیکون آمورف ، سلولهای لایه نازک مرکب غیر سیلیکونی (کوپر ایندیم دی سلناید ) ، سلولهای (کادمیم تلوراید ) می باشد ؛ در تولید این نوع از پنل ها مواد بسیار کمتری استفاده می شود و قابلیت تولید انبوه به صورت خودکار را دارد ، در ابتدای تولید این نوع پنل ها قرار بر راندمان بالا و بازده بالا برای این نوع از پنل های خورشیدی بود اما اینطور نشد ولی با توجه به اینکه این نوع سلول ها راندمان کمتری نسبت به پنل های سیلیکونی دارد اما مزیت اصلی این نوع پنل ها در هزینه کمتر آن پدیدار شد به طوری که برق حاصل از آنها به ازای هر وات در مقیاس دلار ارزانتر تمام می شود ، مزیت دیگر این پنل ها راحتی نصب آنهاست لذا هزینه های جانبی استقرار آنها به مراتب کمتر است .

سلولهای خورشیدی لایه نازک سیلیکون آمورف :

سیلیکون آمورف ها ماده های غیر کریستالی به وجود آمده از سیلیکون هستند که جذب نور بالایی دارند و همچنان که از اسمشان پیداست ساختار اتمی بی نظم دارند روشهای متعددی از جمله رسوب دهی از طریق بخارهای فیزیکی ، شیمیایی ، الکتروشیمیایی و ترکیبی از آنها برای تولید این گونه پنل های خورشیدی وجود دارد، این سول ها قابلیت این را دارند تا به آسانی در مقیاس های بزرگتر تولید شوند ، یعنی از همان فنونی که برای تولید یک سلول آزمایشگاهی 2 اینچ در 2 اینچ استفاده می شود در تولید یک سلول فتوولتائیک 2 فوت در 5 فوت نیز استفاده می شود که بازدهی این سلول های بزرگ بین 5 تا 8 درصد است .

سلولهای خورشیدی لایه نازک غیر سیلیکونی CIS :

در تهیه لایه نازک ، سیلیکون تنها ماده ای نیست که می توان از آن استفاده کرد بلکه مواد دیگری مانند گالیم آرسنید ، کوپر ایندیم گالیم سلنید و کادمیم تلوراید وجود دارند که با فرآیند های پیچیده تولید مورد استفاده قرار می گیرند و هر یک ویژگی های خاص خود را دارا هستند ، ماده کوپر ایندیم دی سلناید قدرت جذب بسیار بالایی دارد و در اولین میکرومتر از ماده 99 درصد از نور جذب می شود ، سلول ها و پنل های خورشیدی ساخته شده از این مواد معمولا ساختارهای چند اتصالی دارند که در آنها اتصال بین نیم رسانا ها با فاصله باند های مختلف شکل می گیرد .

سلولهای  کادمیم تلوراید CDTE :

کادمیم تلوراید یک ماده مهم جاذب نور است که برای ساخت لایه نازک چند کریستالی به کا می رود ، این ماده در مقایسه با سایر مواد رسوبدهی آسانتری دارد برای تولید انبوه گزینه مناسب تری است ، آنها با یک فاصله باند تقریبا ایده آل 1.44 الکترون ولتی قدرت جذب بسیار بالایی دارد ؛ کادمیم تلوراید ها بدون اینکه به صورت آلیاژ در این سلولهای فتوولتائیک استفاده می شوند و لایه های آن مانند CIS قابلیت این را دارند که با فنون کم هزینه تولید شوند . برای ساخت این پنل های خورشیدی روشهای مختلفی از جمله : تصعید در فضای بسته ، رسوب دهی الکتریکی ، رسوب دهی بخار شیمیایی وجود دارند ، این سلولها به دلیل هزینه پایین آنها گزینه خوبی از لحاظ اقتصادی هستند ولی سختی تولید انبوه آها و ضربه ای که ممکن است کادمیم به محیط زیست وارد کند از جمله معایب آن است اما علی رغم همه این مطالب بخاطر کم هزینه بودن آنها و بازدهی بالای پنل های خورشیدی کادمیم تلوراید این سلول ها در بعضی کشور ها تولید می شود .

سخن آخر:

در این مقاله سعی شد که درباره اثر فتوولتائیک در سامانه های خورشیدی و چندی از انواع سلولهای خورشیدی صحبت کنیم و اطلاعات و مطالب لازم پیرامون این موضوع را خدمت شما کاربران گرامی ارائه کرده باشیم ، امید است که با انتشار این مطلب ما توانسته باشیم کمکی به شما کاربران و مشتریان گرامی کرده باشیم .

منابع:

بهنام،سعید،1393،کاربرد فن آوری نانو در افزایش کارآیی سلول های خورشیدی ،دومین کنفرانس تخصصی فناوری نانو در صنعت برق و انرژی ،civilica.com/doc/297485

ویکی پدیا ———>پنل خورشیدی