انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی

انرژی خورشیدی قدیمی ترین منبع انرژی است که تاکنون استفاده شده است. اولین کاربرد عملی شناخته شده در خشک کردن برای نگهداری مواد غذایی بود. این واقعیت ثابت شده است که تابش خورشیدی می تواند منبع انرژی قدرتمندی باشد.  دانشمندان زیادی در قرون گذشته، تابش خورشیدی را به عنوان منبع انرژی در نظر گرفتند و سعی کردند آن را به شکل قابل استفاده برای استفاده مستقیم تبدیل کنند.

به طور شگفت انگیزی، اولین کاربردهای انرژی خورشیدی به استفاده از کلکتورهای متمرکز اشاره دارد، که به دلیل ماهیت (ساخت شکل دقیق) و نیاز به پیروی از خورشید، استفاده از آنها "مشکل"تر است. یکی از اولین کاربردهای بزرگ در مقیاس بزرگ کوره خورشیدی بود که توسط شیمیدان مشهور فرانسوی لاووازیه ساخته شد که در حدود سال 1774 لنزهای قدرتمندی برای متمرکز کردن تشعشعات خورشیدی ساخت . این کوره های خورشیدی که قادر به ذوب آهن، مس و سایر فلزات بودند از آهن جلا، عدسی های شیشه ای و آینه ساخته می شدند و در سراسر اروپا و خاورمیانه مورد استفاده قرار می گرفتند.

امروزه، بسیاری از نیروگاه های خورشیدی بزرگ دارای خروجی در محدوده مگاوات برای تولید الکتریسیته یا حرارت پردازش هستند. اولین نیروگاه خورشیدی تجاری از 220 هلیواستات و دارای خروجی 5 مگاوات در آلبوکرکی، نیومکزیکو، در سال 1979 نصب شد.بیشتر نیروگاه های خورشیدی برای مصارف صنعتی برق یا گرمای فرآیند تولید می کنند بنابراین، آنها می توانند برق یا بخار را برای راه اندازی نیروگاه های نمک زدایی معمولی با ظرفیت کوچک که توسط انرژی حرارتی یا الکتریکی هدایت می شوند، فراهم کنند.

زمین، انرژی خورشیدی را عمدتاً به شکل تابش الکترومغناطیسی دریافت می کند که به خودی خود محصول واکنش های همجوشی هسته ای، عمدتاً همجوشی هیدروژن به هلیوم داخل خورشید می باشد. دمای سطح خورشید حدود 6000 کلوین است و خورشید تابش الکترومغناطیسی ساطع می کند که مشخصه یک جسم سیاه در این دما است. تقریباً 1 کیلووات انرژی خورشیدی به هر متر مربع از سطح می رسد. مقدار کل تابش خورشیدی در بالای جو زمین که ثابت خورشیدی نیز نامیده می شود، 1360 وات بر متر است.

در حال حاضر، دو روش اصلی برای استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد: کلکتورهای خورشیدی که تابش خورشیدی را به گرما تبدیل می کنند و پنل های فتوولتائیک (PV) که تابش خورشیدی را به برق تبدیل می کنند. انرژی حرارتی خورشیدی می تواند کاربردهای متنوعی از گرم کردن خانه ها گرفته تا پختن غذا و تولید برق داشته باشد. با این حال، استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی برای تولید برق به صورت متمرکز در نیروگاه های بزرگ امکان پذیر است، در حالی که پنل فتوولتائیک نیز می تواند در ابعاد خانگی و تجاری برای این منظور استفاده شود.

پنل های خورشیدی که فتوولتائیک یا PV نیز نامیده می شوند، راهی برای تبدیل مستقیم انرژی که از خورشید به ما می رسد به الکتریسیته بدون نیاز به هیچ مرحله میانی، مانند ژنراتور توربین محور، ارائه می دهند و بر اساس اثر فتوولتاییکی، جریان الکتریکی ایجاد می کنند.

4 نوع اصلی پنل های خورشیدی

پنل های خورشیدی مونو کریستالی

این پانل ها که به عنوان پانل های تک کریستالی شناخته می شوند، از یک کریستال سیلیکونی خالص ساخته شده اند که به چندین ویفر تبدیل شده است. از آنجایی که از سیلیکون خالص ساخته شده اند، با رنگ سیاه تیره میتوان آنها را شناسایی کرد. همچنین استفاده از سیلیکون خالص باعث می شود که پانل های مونو کریستال در بین هر سه نوع پنل خورشیدی از نظر فضا، کارآمدترین باشند.

پنل های خورشیدی پلی کریستالی

در این پنل ها، قطعات سیلیکون ذوب شده و در قالب مربعی ریخته می شوند. این امر سلول های پلی کریستالی را بسیار مقرون به صرفه تر می کند، زیرا به سختی هدر می رود، و به آنها شکل مربع مشخصی می دهد. با این حال، این باعث می شود آنها از نظر تبدیل انرژی و فضا، کارایی کمتری داشته باشند، زیرا خلوص سیلیکون و ساختار آنها نسبت به پانل های مونو کریستالی کمتر است. آنها همچنین تحمل حرارت کمتری دارند، به این معنی که در محیط های با دمای بالا راندمان پایین تری دارند.

پنل های PERC

پنل های خورشیدی PERC بهبود سلول های تک کریستالی سنتی هستند. این فناوری نسبتاً جدید یک لایه غیرفعال در سطح پشتی سلول اضافه می کند که کارایی را از چند طریق افزایش می دهد: • نور را به داخل سلول منعکس می کند و مقدار تابش خورشیدی جذب شده را افزایش می دهد. • تمایل طبیعی الکترون ها به ترکیب مجدد و مهار جریان الکترون ها در سیستم را کاهش می دهد. • این اجازه می دهد تا طول موج های بیشتری از نور منعکس شود.

پنل های خورشیدی لایه نازک

پنل های لایه نازک با لایه های بسیار ظریفی مشخص می شوند که به اندازه کافی نازک هستند تا انعطاف پذیر باشند. هر پانل با توجه به اینکه نیازی به قاب پشتی ندارد، سبک تر و آسان تر نصب می شوند. برخلاف پنل های سیلیکونی کریستالی که در اندازه های استاندارد 60، 72 و 96 سلولی عرضه می شوند، پنل های لایه نازک می توانند در اندازه های مختلف مطابق با نیازهای خاص باشند. با این حال، آنها نسبت به پنل های خورشیدی سیلیکونی معمولی کارایی کمتری دارند.