آشنایی با پنل خورشیدی و مزایا و معایب آن

انرژی خورشیدی یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر و پاک است که در سال های اخیر به سرعت در حال رشد است. پنل خورشیدی دستگاه هایی هستند که نور خورشید را به برق تبدیل می کنند و می توانند برای تأمین انرژی خانه ها، مشاغل، وسایل نقلیه و حتی ماهواره ها استفاده شوند.

آینده پنل خورشیدی روشن و امیدوار کننده است. پیش بینی می شود که این فناوری در سال های آینده به رشد خود ادامه دهد و به یک منبع اصلی انرژی در سراسر جهان تبدیل شود.

در این مقاله، به بررسی عواملی که به آینده روشن پنل های خورشیدی کمک می کنند، خواهیم پرداخت.

پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

پنل خورشیدی دستگاههایی هستند که نور خورشید را با استفاده از سلول های فتوولتائیک (PV) به برق تبدیل می کنند. سلول های PV از موادی ساخته شده اند که در معرض نور ، الکترون های هیجان زده تولید می کنند. الکترون ها از طریق یک مدار جریان می یابند و برق مستقیم (DC) تولید می کنند که می توان از آن برای تأمین انرژی دستگاه های مختلف یا ذخیره در باتری ها استفاده کرد.

دو نوع اصلی فناوری انرژی خورشیدی وجود دارد – فتوولتائیک (PV) و انرژی خورشیدی حرارتی متمرکز (CSP). فتوولتائیک از سلول های PV برای تولید برق از نور خورشید استفاده می کند ، در حالی که انرژی خورشیدی حرارتی متمرکز از آینه ها برای منعکس کردن و متمرکز کردن نور خورشید روی گیرنده ها استفاده می کند که انرژی خورشیدی را جذب می کنند و آن را به گرما تبدیل می کنند ، که سپس می تواند برای تولید برق یا ذخیره برای استفاده بعدی استفاده شود.

انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر و پاک است که می تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک کند. انرژی خورشیدی همچنین می تواند مزایای اقتصادی مانند ایجاد شغل ، صرفه جویی در هزینه های برق و افزایش ارزش ملک داشته باشد. انرژی خورشیدی با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه ها در حال تبدیل شدن به گزینه ای مقرون به صرفه تر است.

مطلب مرتبط : انرژی تجدید پذیر به زبان ساده ! (مزایا و معایب)

انواع مختلف پنل های خورشیدی کدامند؟

انواع مختلفی از پنل های خورشیدی وجود دارد که از نظر طراحی ، مواد ، بهره وری و هزینه متفاوت هستند. انواع اصلی پنل خورشیدی عبارتند از:

• تک بلوری: این پنل ها از یک کریستال سیلیکون ساخته شده اند و بهره وری و عملکرد بالایی دارند. آنها معمولاً گرانترین نوع پنل خورشیدی هستند و برای پشت بام هایی با فضای محدود مناسب هستند. آنها همچنین می توانند دو طرفه باشند ، به این معنی که می توانند نور را از هر دو طرف جذب کنند و خروجی آنها را افزایش دهند.

• چند بلوری: این پنل ها از قطعات سیلیکون به جای یک کریستال واحد ساخته شده اند و بهره وری و عملکرد کمتری نسبت به پنل های تک بلوری دارند. آنها معمولاً ارزانتر از پنل های تک بلوری هستند و می توانند برای نصب های بزرگ مقیاس مقرون به صرفه تر باشند. آنها همچنین دارای نرخ تخریب بالاتری هستند ، به این معنی که بخشی از بهره وری خود را در طول زمان از دست می دهند.

• فیلم نازک: این پنل ها از لایه های نازک مواد مانند سیلیکون آمورف ، کادمیوم تلورید یا مس ایندیوم گالیوم سلنید ساخته شده اند که نور را جذب کرده و آن را به برق تبدیل می کنند. آنها کمترین بهره وری و عملکرد را در بین سه نوع پنل خورشیدی دارند و معمولاً ارزانترین گزینه هستند. آنها انعطاف پذیرتر و قابل حمل تر از سایر انواع پنل خورشیدی هستند و برای پروژه های کوچک یا کاربردهای DIY استفاده می شوند.

همچنین انواع دیگری از پنل خورشیدی وجود دارد که از فناوری ها یا مواد مختلف برای تولید برق از نور خورشید استفاده می کنند ، مانند:

• شفاف: این پنل ها دارای طراحی شفاف یا نیمه شفاف هستند که اجازه می دهد نور از آنها عبور کند بدون اینکه دید را مسدود کند. آنها می توانند در پنجره ها یا سقف های شیشه ای برای جذب نور طبیعی در طول روز ادغام شوند. آنها از نظر بهره وری و عملکرد در مقایسه با سایر انواع پنل های خورشیدی متوسط هستند.

• متمرکزکننده فتوولتائیک (CPV): این پنل ها از آینه ها یا لنزهای خورشیدی برای متمرکز کردن نور خورشید روی یک گیرنده استفاده می کنند که انرژی خورشیدی را جمع آوری کرده و آن را به برق تبدیل می کند. آنها می توانند دمای بالاتری نسبت به سلولهای فتوولتائیک (PV) معمولی داشته باشند ، که باعث افزایش بهره وری آنها می شود. با این حال ، آنها به فضای بیشتر ، نگهداری بیشتر و سیستم های خنک کننده بیشتر از سایر انواع پنل خورشیدی نیاز دارند.

• گذرنده امیتر و تماس عقب (PERC): اینها انواع مختلفی از سلول های PV تک بلوری هستند که دارای لایه اضافی در پشت سلول ها هستند تا هدایت الکتریکی آنها را بهبود بخشد. این لایه مقاومت داخلی سلول ها را کاهش می دهد ، که باعث افزایش خروجی آنها تا 15٪ می شود. سلول های PERC همچنین دارای پایداری بهتر در برابر دما نسبت به سلول های تک بلوری معمولی هستند.

• پراکسایت: این یک نوع جدید از سلول های PV فیلم نازک است که از ترکیبی به نام پراکسایت به عنوان ماده فعال استفاده می کند. پراکسایت ضریب جذب بالایی دارد ، به این معنی که می تواند نور بیشتری را در واحد سطح نسبت به مواد دیگر جذب کند. سلول های پراکسایت همچنین دارای هزینه های تولید پایین و زمان پاسخ سریعتر نسبت به سایر انواع سلول های فیلم نازک هستند.

• سنگ فرش خورشیدی: اینها ماژول های تخت هستند که شبیه به کاشی های سقف هستند اما دارای یک لایه سلول خورشیدی یکپارچه در یک طرف هستند. آنها می توانند مستقیماً روی سقف ها بدون سیم کشی یا سخت افزار نصب شوند. سنگ فرش خورشیدی دارای جذابیت زیبایی شناختی و دوام بالایی در مقایسه با سایر انواع پنل خورشیدی هستند.

• انرژی خورشیدی حرارتی: اینها در واقع سیستم های فتوولتائیک (PV) نیستند بلکه سیستم هایی هستند که از آینه ها یا لنزهای خورشیدی برای متمرکز کردن نور خورشید روی یک گیرنده استفاده می کنند که آب یا هوا را برای گرمایش فضایی یا سرمایش گرم می کند. سیستم های انرژی خورشیدی حرارتی برق تولید نمی کنند بلکه انرژی حرارتی را برای مصارف خانگی یا تجاری فراهم می کنند.

مطلب مرتبط : درباره انرژی خورشیدی بیشتر بدانیم!

مزایا و معایب پنل های خورشیدی چیست؟

پنل های خورشیدی دستگاه هایی هستند که با استفاده از سلول های فتوولتائیک (PV) نور خورشید را به برق تبدیل می کنند. آنها به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر مزایا و معایب بسیاری دارند. در ادامه برخی از آنها آورده شده است:

مزایای پنل های خورشیدی:

1. آنها جایگزین پایداری برای سوخت های فسیلی هستند و تأثیر کمی بر محیط زیست دارند.

2. آنها می توانند هزینه های برق را با تولید برق از نور خورشید رایگان و فراوان کاهش دهند.

3. آنها می توانند استقلال انرژی را با کاهش اتکا به شبکه و نفت خارجی افزایش دهند.

4. آنها می توانند به جامعه با ایجاد مشاغل ، تحریک رشد اقتصادی و بهبود سلامت عمومی کمک کنند.

5. آنها می توانند کاربردهای متنوعی داشته باشند ، مانند تأمین انرژی خانه ها ، مشاغل ، وسایل نقلیه ، لوازم خانگی و حتی ماهواره ها.

معایب پنل های خورشیدی:

1. آنها هزینه های اولیه بالایی دارند که ممکن است برای همه مقرون به صرفه نباشد.

2. آنها به میزان نور خورشید موجود بستگی دارند و ممکن است در روزهای ابری یا بارانی برق کافی تولید نکنند.

3. آنها به مقدار قابل توجهی زمین برای نصب پنل کافی برای پاسخگویی به تقاضا نیاز دارند.

4. ممکن است تأثیرات زیست محیطی مربوط به تولید ، حمل و نقل ، دفع یا بازیافت داشته باشند.

5. ممکن است به مواد نادر یا منابع کمیاب نیاز داشته باشند که به راحتی در دسترس یا قابل دسترسی نیستند.

پنل های خورشیدی در چه مناطقی کاربرد دارند؟

پنل های خورشیدی دستگاه هایی هستند که نور خورشید را با استفاده از سلول های فتوولتائیک (PV) به برق تبدیل می کنند. آنها کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف دارند ، از جمله:

تأمین انرژی خانه ها و مشاغل: پنل های خورشیدی می توانند روی پشت بام ، سیستم های زمینی یا حتی سیستم های شناور نصب شوند تا برق مورد نیاز برای مصارف خانگی و تجاری تولید کنند. پنل های خورشیدی می توانند هزینه های برق را کاهش دهند ، استقلال انرژی را افزایش دهند و با ایجاد اشتغال و تحریک رشد اقتصادی به جامعه سود برسانند.

تأمین انرژی وسایل نقلیه: پنل های خورشیدی می توانند برای شارژ خودروهای برقی (EV) که با باتری یا سلول های سوختی کار می کنند استفاده شوند. خودروهای برقی نسبت به وسایل نقلیه معمولی که از سوخت های فسیلی استفاده می کنند ، از نظر زیست محیطی پاک تر هستند. پنل های خورشیدی همچنین می توانند وابستگی به شبکه و نفت خارجی برای حمل و نقل را کاهش دهند.

تأمین انرژی لوازم خانگی و دستگاه ها: پنل های خورشیدی می توانند انواع لوازم خانگی و دستگاه هایی که از برق استفاده می کنند ، مانند چراغ ها ، فن ها ، یخچال ها ، رایانه ها ، تلفن ها ، تلویزیون ها و غیره را تأمین کنند. پنل های خورشیدی همچنین می توانند برای تأمین انرژی مناطق دورافتاده استفاده شوند که دسترسی مستقیم به شبکه ندارند یا برق شبکه غیرقابل اطمینان یا گران است.

تأمین انرژی ماهواره ها: پنل های خورشیدی می توانند برای تأمین انرژی ماهواره هایی که به دور زمین می چرخند برای ارتباطات ، ناوبری ، رصد هواشناسی ، تحقیقات علمی و غیره استفاده شوند. پنل های خورشیدی می توانند منبع انرژی تمیز و تجدیدپذیر برای ماهواره هایی باشند که ذخایر سوخت محدود یا عمر طولانی دارند.

اینها برخی از زمینه هایی هستند که پنل های خورشیدی امروز مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، انرژی خورشیدی یک فناوری انعطاف پذیر و قابل انطباق است که می تواند در آینده کاربردهای متنوعی داشته باشد.

آینده پنل های خورشیدی چگونه است؟

آینده پنل های خورشیدی روشن و امیدوار کننده است ، آنها مزایای بسیاری به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر دارند ، مانند کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ، پایین آوردن هزینه های برق ، افزایش استقلال انرژی و ایجاد اشتغال.

طبق گفته ابتکار انرژی MIT ، انرژی خورشیدی می تواند تا 45 درصد از برق ایالات متحده را تا سال 2050 تأمین کند اگر سیستم انرژی به طور کامل کربن زدایی شود. آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) پیش بینی می کند که انرژی خورشیدی تا 40 درصد از برق کشور را تا سال 2035 و 45 درصد تا سال 2050 تأمین کند. NREL همچنین تخمین می زند که کربن زدایی کل سیستم انرژی ایالات متحده می تواند منجر به تولید 3200 GW ac انرژی خورشیدی شود به دلیل افزایش برقی سازی ساختمان ها ، حمل و نقل و انرژی صنعتی و تولید سوخت های پاک.

هزینه پنل های خورشیدی نیز انتظار می رود در آینده به دلیل پیشرفت های فناوری و مقیاس اقتصادی ادامه یابد. مجمع جهانی اقتصاد پیش بینی می کند که هزینه های خورشیدی تا سال 2030 نصف شود . NREL پیش بینی می کند که هزینه متوسط برق (LCOE) از انرژی PV مقیاس شبکه از 0.06 دلار در هر کیلووات ساعت در سال 2020 به 0.04 دلار در هر کیلووات ساعت در سال 2030 و 0.03 دلار در هر کیلووات ساعت در سال 2050 کاهش یابد . LCOE معیاری از متوسط هزینه خالص فعلی تولید برق در طول عمر است.

برخی از فناوری های نوظهور که می توانند عملکرد و کارایی پنل های خورشیدی را بهبود بخشند عبارتند از:

سلول های سیلیکون دوتایی: این ماژول های با کارایی بالا هستند که از دو لایه سلول سیلیکون روی هم قرار گرفته برای جذب بیشتر نور و تولید برق بیشتر از سلول های تک پیوندی معمولی استفاده می کنند .

پراکسایت: این نوع جدیدی از سلول های فیلم نازک PV هستند که از ترکیبی به نام پراکسایت به عنوان ماده فعال استفاده می کنند. پراکسیت ضریب جذب بالایی دارد ، به این معنی که می تواند نور بیشتری را در واحد سطح نسبت به سایر مواد جذب کند. سلول های پراکسایت همچنین در مقایسه با سایر انواع سلول های فیلم نازک هزینه های تولید پایین و زمان پاسخ سریعتری دارند.

انرژی خورشیدی حرارتی: این سیستم ها در واقع سیستم های فتوولتائیک (PV) نیستند بلکه سیستم هایی هستند که از آینه ها یا لنزها برای متمرکز کردن نور خورشید روی یک گیرنده استفاده می کنند که آب یا هوا را برای گرمایش یا سرمایش فضا گرم می کند. سیستم های انرژی خورشیدی حرارتی برق تولید نمی کنند بلکه انرژی حرارتی را برای مصارف خانگی یا تجاری فراهم می کنند.

جمع بندی