راهنمای جامع انواع پنل خورشیدی
۴ نوع اصلی پنل خورشیدی
امروزه پنل های خورشیدی موجود در بازار به 4 نوع اصلی تقسیم می شوند: پنل های مونو کریستال (Monocrystalline)، پلی کریستال (Polycrystalline)، PERC و پنل های فیلم نازک (Thin-Film).
پنل های خورشیدی مونو کریستال
این پنل ها که به پنل های تک بلوری هم معروف هستند؛ از طریق یک کریستال (بلور) سیلیکونی خالص که به صورت ویفرهای متعددی برش می خورد، ساخته می شوند. از آنجاییکه آنها با سیلیکون خالص تولید می گردند؛ لذا به راحتی به واسطه رنگ سیاه تیره پشت شان قابل شناسایی هستند. در ضمن استفاده از سیلیکون خالص باعث می شود تا پنل های مونو کریستالی در بین سایر انواع پنل های خورشیدی از دو جنبه استفاده بهینه از فضا و دوام زیاد، برتری داشته باشند.
با این حال ساخت آنها بسیار هزینه بر است؛ چرا که مقدار زیادی سیلیکون برای تولید یک سلول تک بلوری تلف می شود (درصد اتلاف سیلیکون گاهی اوقات حتی به ۵۰% هم می رسد). به همین دلیل این پنل ها غالباً قیمت های گزافی دارند.
پنل های خورشیدی پلی کریستالی
همانطور که از نامشان پیداست؛ منشاء آنها برخلاف پنل های مونو کریستالی، ناشی از چند بلور سیلیکونی متفاوت است. برای تولید پنل های خورشیدی پلی کریستالی، قطعات سیلیکون ذوب گردیده و در قالب های مربعی ریخته می شوند. به همین دلیل سلول های پلی کریستالی بسیار مقرون به صرفه تر از نوع قبلی هستند؛ زیرا ضایعات آنها بسیار محدود بوده و شکل مربعی مشخصی دارند.
با این حال همین امر باعث می شود تا آنها از نظر تبدیل انرژی و فضای اشغالی کارآیی پایین تری داشته باشند؛ زیرا خلوص سیلیکون و ساختار آنها نسبت به سلول های مونو کریستالی در سطح پایین تری قرار دارد. در ضمن مقاومت این پنل ها در برابر حرارت پایین تر است؛ لذا در محیط های با دمای بالا کارآیی کمتری دارند.
پنل های PERC
پنل های خورشیدی PERC که از دو فناوری ساطع کننده غیر فعال (Passivated Emitter) و سلول عقبی (Rear Cell) استفاده می کنند؛ در اصل نسخه ای اصلاح شده از سلول های مونو کریستالی سنتی هستند. این فناوری نسبتاً جدید با افزودن یک لایه غیر فعال به سطح پشتی سلول، کارآیی آن را در قالب روش های زیر ارتقا می دهد:
- باعث انعکاس نور به داخل سلول می شود؛ از این رو مقدار تابش خورشیدی جذب شده افزایش می یابد.
- باعث کاهش تمایل طبیعی الکترون ها به ادغام مجدد و مهار جریان الکترون ها در سیستم می شود.
- اجازه می دهد طول موج های بیشتری از نور خورشید منعکس شوند. از آنجاییکه امواج نوری با طول موج بیش از ۱۱۸۰ نانومتر نمیتوانند توسط ویفرهای سیلیکونی جذب شوند و به سادگی از آنها عبور کنند؛ لذا نهایتاً ورقه فلزی پشت سلول گرم شده و کارآیی آن کاهش می یابد. لایه غیر فعال مذکور، این طول موج های بلندتر را منعکس کرده و از گرم شدن صفحه پشتی سلول خورشیدی جلوگیری می کند.
پنل های PERC امکان جمع آوری انرژی خورشیدی بیشتری را در قالب سطوح کوچک تر فراهم می کنند؛ به همین دلیل برای فضاهای محدود بسیار مناسب می باشند. روند تولید آنها به دلیل وجود مواد اضافی مورد نیاز، تنها اندکی گران تر از تولید پنل های سنتی است؛ اما در عوض می توان آنها را با استفاده از همان تجهیزات تولید سنتی پنل ها تولید کرد. با این حال به دلیل افزایش کارآیی شان، متوسط هزینه تولید هر وات انرژی کاهش می یابد.
پنل های خورشیدی فیلم نازک
مشخصه پنل های خورشیدی فیلم نازک، لایه های بسیار ظریفی است که به دلیل نازک بودن، انعطاف پذیر هستند. در اینجا هر پنل به قاب پشتی نیاز ندارد؛ پس سبک تر بوده و راحت تر نصب می شوند. این پنل ها برخلاف پنل های سیلیکونی کریستالی که تنها در اندازه های استاندارد ۶۰، ۷۲ و ۹۶ سلولی عرضه می شوند؛ این قابلیت را دارند که در اندازه های مختلف مطابق با نیازهای خاص تولید گردند. در ضمن آنها نسبت به پنل های خورشیدی سیلیکونی معمولی، کارآیی کمتری دارند.
متغیرهای پنل خورشیدی فیلم نازک
پنل های خورشیدی فیلم نازک، برخلاف پنل های کریستالی که از سیلیکون ساخته می شوند؛ از طریق لایه های نازکی از مواد مختلف تولید می گردند که عبارتند از:
- کادمیم تلورید (CdTe)
- سیلیکون آمورف (a-Si)
- مس ایندیوم گالیم سلنید (CIGS)
کادمیم تلورید (CdTe)
همانند سلول های پلی کریستالی کم هزینه است. همچنین در هنگام پردازش پنل های کادمیم تلورید، ردپای کربن آنها از همه انواع پنل های خورشیدی کمتر است، و باید به این مزیت ها مصرف پایین آب در هنگام تولید و دوره بازگشت سرمایه سریع را نیز اضافه کرد. اما به دلیل ماهیت سمی کادمیوم، بازیافت آنها نسبت به مواد دیگر گران تر است.
سیلیکون آمورف (a-Si)
پنل های سیلیکونی آمورف، نام خود را از ماهیت بی شکل شان گرفته اند. برخلاف سلول های خورشیدی پلی و مونو کریستالی، سیلیکون در سطح مولکولی ساختاربندی نمی شود. یک سلول a-Si به طور متوسط تنها به بخشی از سیلیکون های مورد نیاز برای تولید سلول های سیلیکونی معمولی نیاز دارد؛ بنابراین هزینه تولید و در مقابل کارآیی آنها نیز پایین است. به همین دلیل است که پنل های a-Si برای مواردیکه به انرژی بسیار کمی نیاز دارند مناسب است که از جمله می توان به ماشین حساب های جیبی اشاره کرد.
مس ایندیوم گالیم سلنید (CIGS)
پنل های CIGS از یک لایه نازک مس، ایندیوم، گالیم و سلنیوم ساخته می شوند که روی یک صفحه شیشه ای یا پلاستیکی رسوب می کنند. هر چند ترکیب این عناصر باعث افزایش کارآیی این نوع از پنل ها در بین سایر پنل های فیلم نازک می شود؛ اما کارآیی آنها هرگز به پای پنل های سیلیکونی کریستالی نمی رسد.