انواع پنل خورشیدی

مقدمه

اگر مایل به تبدیل برق منزل خود به انرژی خورشیدی هستید، بررسی کلی ما در مورد انواع پنل خورشیدی موجود برای سیستم های مسکونی به شما کمک می کند تا در مورد مزایا و معایب هر کدام اطلاعات بیشتری کسب نمائید.

تصمیم گیری در مورد تبدیل سیستم برق منزل خود به انرژی خورشیدی ممکن است آسان باشد. انرژی خورشیدی نه تنها برای سیاره زمین مفید است – وابستگی ما به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد – بلکه چون در بلند مدت باعث صرفه‌جویی در قبوض برق می شود از نظر هزینه نیز مناسب است.

این مقاله انواع پنل خورشیدی را دقیق تر مورد پوشش قرار داده داده و طراحی، مواد و میزان کارایی پنل‌های خورشیدی را برای هر کدام مشخص نموده تا به شما کمک کند بهترین پنل‌های خورشیدی را متناسب با منزل و بودجه خود انتخاب کنید. همچنی می توانید مقاله جامع راهنمای خرید پنل خورشیدی را نیز مطالعه کنید.

مواد پنل خورشیدی

با اینکه استفاده از انرژی خورشیدی ممکن است آسان به نظر برسد، اما برنامه ریزی و هدایت فرآیند نصب احتمالا” اندکی طاقت فرسا باشد. انتخاب پنل ها به تنهایی نیازمند مقداری تحقیق و درک علم پشت سیستم انرژی خورشیدی مسکونی می باشد.

پنل‌های خورشیدی شامل ده‌ها سلول فتوولتائیک (که سلول‌های PV نیز نامیده می‌شوند) هستند که نور خورشید را جذب نموده و آن انرژی را به جریان مستقیم الکتریکی (DC) تبدیل می‌کنند. اکثر سیستم‌های خورشیدی خانگی دارای یک اینورتر(مبدل) هستند که جریان الکتریکی DC را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند و در ادامه قادر است برق منزل را تامین کند. باتری های پشتیبان می توانند انرژی خورشیدی استفاده نشده را برای استفاده در طول شب یا در هنگام قطعی برق ذخیره کنند.

هرچند برندها و مدل های پنل‌های خورشیدی بی شمار هستند، اما خبر خوب این است که هم اکنون تنها سه نوع اصلی از پنل‌های خورشیدی در سیستم‌های خورشیدی مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند: مونو کریستال، پلی کریستال و لایه نازک. اجازه دهید نگاهی دقیق تر به هر یک داشته باشیم.

پنل های خورشیدی مونو کریستال

پنل های خورشیدی مونو کریستالی – پنل های تک کریستالی که اغلب شرکت های انرژی خورشیدی اینگونه از آنها یاد می کنند – به این دلیل که از یک سیلیکون خالص تهیه شده اند، مونو کریستال خوانده می شوند. پنل های مونو کریستال رایج ترین پنل های یافت شده در سیستم های خورشیدی مسکونی بر روی پشت بام ها هستند زیرا مناسب ترین پنل ها برای فضاهای کوچک بوده و عمر طولانی تری نسبت به سایر پنل ها دارند.

دو نوع مختلف از پنل های مونو کریستال وجود دارد: امیتر غیرفعال و تماس عقب (PERC) و دو وجهی. پنل های PERC حاوی یک لایه رسانا هستند که با هدف افزایش جذب انرژی به پشت سلول ها اضافه شده است. پنل های PERC بیشتر در سیستم های برق خورشیدی پشت بام استفاده می شوند.

به این ترتیب، پنل های دو وجهی قادر به جذب نور از هر دو طرف، اما با سرعت بالاتری نسبت به پنل های PERC هستند. لذا، پنل‌های دو وجهی معمولاً برای سیستم‌های زمینی که هر دو طرف پنل‌ها در معرض نور خورشید قرار می گیرد، مد نظر می باشند.

طراحی پنل خورشیدی مونو کریستال

پنل های مونو کریستال اغلب بصورت سیاه یکدست هستند، اما مقداری فضای سفید در سراسر آن وجود دارد. طراحی مشکی سبب می شود که بر روی  پشت بام کمتر به چشم بیایند. با این حال، آنها به اندازه پنل های لایه نازک کاملا” سیاه و صاف روی سقف ها ، براق نمی باشند.

مواد پنل خورشیدی مونو کریستال

سلول های خورشیدی سیلیکونی مونو کریستال با کمک روش Czochralski تهیه می شوند که در آن یک دانه کریستال سیلیکون در مخزنی از سیلیکون خالص مذاب با دمای بالا قرار می گیرد تا تک کریستال سیلیکونی یا شمش را ایجاد کند که سپس به پولک های سیلیکونی نازک تری تقسیم می شود. این پولک های سیلیکونی پنل های خورشیدی را شکل می دهند.

پنل های خورشیدی پلی کریستال

پنل های پلی کریستال بیانگر فناوری قدیمی تر پنل های خورشیدی بوده و بنابراین ممکن است نسبت به انواع تک کریستای جدیدتر مقرون به صرفه تر باشند. با این حال، به علت قدیمی‌تر بودن فناوری، پنل‌های پلی کریستال به اندازه نمونه های مدرن‌تر خود کارآمد نیستند. همچنین آنها در دمای بالا مقاومت چندانی ندارند، بنابراین برای استفاده در مناطق با آب و هوای گرم تر در تمام طول سال توصیه نمی شود.

طراحی پنل خورشیدی پلی کریستال

پنل های پلی کریستال به علت فرآیند ساختشان، دارای رنگ آبی هستند. در واقع این رنگ آبی تا حدودی از نظر ظاهری دارای نقش و نگار است، بنابراین بین پنل ها از نظر رنگ و قوام تغییراتی وجود دارد. صاحبان خانه هایی که مایل به ایجاد یک سیستم پنل خورشیدی ظریف هستند، بایستی پنل های مونو کریستال را به انواع پلی کریستال ترجیح دهند.

مواد پنل خورشیدی پلی کریستالی

پنل های پلی کریستال مانند انواع مونو کریستال از سلول های سیلیکونی تهیه می شوند،. تفاوت در فرآیند خنک سازی پنل های پلی کریستالی می باشد که به جای یک کریستال، چندین کریستال ایجاد می کند.

پنل های پلی کریستالی مورد استفاده در سیستم های خورشیدی خانگی معمولا حاوی 60 سلول خورشیدی هستند که در حدود 240 تا 300 وات برق تولید می کنند. در مقابل، یک پنل خورشیدی متوسط مسکونی دارای 72 سلول است که 300 تا 400 وات برق تولید می کند.

پنل های خورشیدی لایه نازک

سلول های خورشیدی لایه نازک بعلت بازده پایین تر، بیشتر در تاسیسات خورشیدی صنعتی و بزرگ که از نظر فضا محدودیتی وجود ندارد، مورد استفاده قرار می گیرند. از طرف دیگر، پنل‌های لایه نازک می‌توانند گزینه مناسبی برای پروژه‌های خورشیدی کوچک‌تر، مانند تامین برق یک قایق، و ساختمان‌های تجاری کوچک‌تر با سقف‌های فلزی نازک، مانند انبارها، باشند.

طراحی صفحه خورشیدی لایه نازک

پنل های لایه نازک در بین سه نوع پنل براق ترین ظاهر را دارند. از آنجایی که آنها کاملا سیاه، مسطح و از نظر شکل و سایز انعطاف پذیرند، به راحتی شبیه پشت بام بوده و به ساخت داربستی که معمولاً برای انواع مونو کریستال و پلی کریستال لازم است، نیاز ندارند.

بهرحال، پنل های لایه نازک کارآمد نبوده، بنابراین برای تولید برق منزل به تعداد بیشتری – شاید حتی به اندازه کافی برای پوشش دادن کل پشت بام، نیاز است. این امر می‌تواند منجر به هزینه‌های کلی بالاتر و افزایش خرابی‌ها و تخریب کلی با گذشت زمان شود.

مواد صفحه خورشیدی لایه نازک

یک لایه نازک از ماده فتوولتائیکی مثل سیلیکون آمورف یا تلورید کادمیوم بر روی یک سطح جامد، و غالبا” شیشه ای، قرار می گیرد تا یک پنل لایه نازک ایجاد کند. با انتخاب مواد فتوولتائیک مختلف در فرآیند تولید، پنل های لایه نازک متفاوتی ایجاد می شود، که برخی از آنها بسیار انعطاف پذیرند.

مقایسه انواع اصلی پنل های خورشیدی

هزینه پنل های خورشیدی

پنل های مونو کریستالی کارآمدترین و در نتیجه گران ترین انواع هستند. در واقع پنل های پلی کریستال را می توان با استفاده از قطعات کریستالی باقیمانده از تولید پنل های مونو کریستال ساخت. با توجه به هزینه های تولید پائین تر و فرآیند تولید ساده تر، پنل های پلی کریستال نسبت به پنل های مونو کریستال بسیار ارزان ترند. بطور کلی پنل های لایه نازک بعلت ساختار فوق العاده سبک و نازک خود ارزان ترین نوع پنل خورشیدی محسوب می شوند.

میانگین هزینه هر وات:

• لایه نازک: 43/0 – 70/0دلار
• مونو کریستال: 32 – 50/1 دلار
• پلی کریستال: 70/0 تا 50/1 دلار

بازده پنل خورشیدی

هر چه یک پنل خورشیدی قادر به تولید برق بیشتری باشد، میزان بازده بالاتری خواهد داشت. در نتیجه کارآمدترین پنل ها کمترین فضا را اشغال کرده و کمتر برای یک سیستم خورشیدی خانگی کارآمد مورد نیاز خواهند بود.

از آنجائیکه به وضوح آسمان ابری میزان جذب انرژی خورشیدی را کاهش می دهد میزان بازده تحت تأثیر تغییرات نور خورشید در طول روز قرار دارد. سطوح بالای گرما نیز می توانند بر میزان بازده انرژی تأثیر منفی داشته باشند. پنل‌ها در طول روز گرما را انباشته می‌کنند که این امر این می‌تواند تا 25 درصد توان خروجی را کاهش دهد.

هر دو نوع پنل مونو کریستال و پلی کریستال بیشتر برای مناطقی با دریافت مقدار متوسطی از نور خورشید و دارای نوسانات دمایی فصلی مناسبند. پنل های لایه نازک ضریب دمایی پایین تری نسبت به دو نوع پنل دیگر دارند، بنابراین می توانند گزینه مناسبی برای کسانی باشند که در آب و هوای گرمتر یا مناطقی با دریافت سالانه بیشتر نور خورشید زندگی می کنند.

با اینکه این تغییرات جزئی بر انواع معمول پنل ها تأثیر گذار می باشند، انواع دارای بالاترین میزان بازده، نوسانات را مد نظر قرار داده و آنها را از نظر توان خروجی کلی جبران می کنند.

در ادامه به یک دسته بندی از میزان بازده و ظرفیت توان هر یک از انواع مختلف پنل های خورشیدی اشاره شده است.

مونو کریستال:

• راندمان – بیش از 20٪
• ظرفیت برق – حداکثر 300 وات

پلی کریستال:

• راندمان – 15-17٪
• ظرفیت برق 240 تا 300 وات

لایه نازک:

• راندمان – 6 – 15٪
• ظرفیت توان – هیچگونه معیار استانداردی وجود ندارد، زیرا پنل های لایه نازک از نظر سایز یکنواخت نیستند، اما معمولا دارای خروجی کمتری نسبت به انواع کریستالی هستند.

عواملی که هنگام انتخاب نوع پنل بایستی مد نظر قرار داد

گذشته از قرار گیری در معرض نور خورشید و گرما، چندین عامل دیگر وجود دارد که ممکن است بر عملکرد پنل خورشیدی تأثیر گذار باشند.

میزان تگرگ

پنل های خورشیدی با انداختن گوی های فولادی کوچک از ارتفاع معین یا شلیک مستقیم گلوله های یخی بر روی پنل ها برای شبیه سازی تگرگ از نظر ضربه تگرگ مورد آزمایش قرار می گیرند.

پنل های مونو کریستال و پلی کریستال از مواد ضخیم تری ساخته شده اند پس می توانند در برابر تگرگ با سرعت 50 مایل در ساعت مقاومت کنند. از سوی دیگر، پنل‌های خورشیدی لایه نازک، بعلت سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر بودن مقاومت کمتری در برابر تگرگ دارند.

میزان گردباد

وزارت انرژی ایالات متحده فهرستی از مشخصات توصیه شده برای پنل های خورشیدی را از نظر توانایی آنها برای مقاومت در برابر طوفان های بزرگ مانند گردباد ها ارئه داده است. پنل های دارای این مشخصات با مکانیزم قفل یا بست طراحی می شوند تا از جابجایی آنها توسط باد جلوگیری شود. هم چنین، پنل های مونو کریستال و پلی کریستال بعلت ساختار خود، سنگین تر بوده و با دستگاه های بست نسبت به پنل های لایه نازک اصلاح می شوند.

نتیجه گیری

برای بیشتر سیستم های خورشیدی مسکونی، پنل های خورشیدی مونو کریستال بهترین گزینه محسوب می شوند. با اینکه آنها نسبت به انواع پلی کریستال گران ترند، اما عملکرد بهتر و دوام بیشتری دارند. در نتیجه علیرغم هزینه های بالاتر، افزایش راندمان و توان خروجی پنل‌های تک کریستالی ممکن است در طول زمان باعث صرفه جویی در هزینه ها شود.

با این حال، پنل های پلی کریستال هنوز یک گزینه عملی برای آنهایی است که می خواهند از انرژی خورشیدی استفاده کنند اما قادر به پرداخت هزینه پنل های مونو کریستال نیستند. به یاد داشته باشید که اگر زیبایی شناسی برای شما مهم است، پنل های پلی کریستال قابل توجه ترین و شاید قدیمی ترین نوع در بین پنل های خورشیدی هستند.

ما استفاده از پنل های لایه نازک را در سیستم خورشیدی مسکونی به دلیل ناکارآمدی و عدم دوام بلند مدت آنها توصیه نمی کنیم. با این حال، در صورتیکه تمایل دارید برق یک سوله، کارگاه، قایق یا وسیله نقلیه تفریحی را تامین کنید، پنل های لایه نازک ممکن است گزینه مقرون به صرفه ای برای یک طراحی ظریف باشند.

درک تفاوت‌های انواع پنل خورشیدی – و البته گزینه‌های موجود بر حسب برند – می‌تواند بسیار گیج کننده باشد. اکثر شرکت های نصب پنل خورشیدی بر اساس نیاز منزل و میزان بودجه فرد، نوع و برند پنل را توصیه می کنند. توصیه می شود برای دریافت کمک در مورد طراحی سیستم خورشیدی مسکونی و انتخاب پنل خورشیدی خود با Momentum Solar تماس بگیرید.

سوالات متداول