آشنای با سیستم فتوولتائیک خانگی

دانلود فیلم آموزش

سیستم فتوولتائیک

یک سیستم فتوولتائیک یا برق خورشیدی کوچک می‌تواند یک منبع انرژی قابل اطمینان و بدون آلودگی برای منزل یا محل کارتان باشد. همچنین سیستم‌های فتوولتائیک کوچک می‌توانند یک منبع انرژی مقرون به صرفه در مکان‌هایی که تامین انرژی در آن‌ها به روش‌های سنتی و مرسوم ناممکن است باشند.

از آنجا که تکنولوژی‌های فتوولتائیک هم از نور مستقیم و هم از نور پراکنده خورشید برای تولید برق استفاده می‌کنند، منابع خورشیدی فراوانی در سرتاسر ایران برای سیستم‌های خورشیدی وجود دارد. با این حال، میزان توان تولید شده توسط یک سیستم خورشیدی در یک مکان خاص بستگی به میزان انرژی دریافتی از خورشید دارد. بنابراین، سیستم‌های فتوولتائیک همانند دیگر تکنولوژی‌های خورشیدی در مکان‌هایی که تابش خورشید در آن‌ها شدید‌تر و بیشتر است بازدهی بالاتری دارند.

سیستم‌های فتوولتائیک می‌توانند برای تامین هر نوع نیاز الکتریکی طراحی شوند. شما می‌توانید آن‌ها را به صورت متصل به شبکه یا منفصل از شبکه استفاده کنید. همچنین می‌توانید از این تکنولوژی برای تامین روشنایی فضای باز استفاده نمایید.

سلول‌های خورشیدی – به عنوان اساس یک سیستم فتوولتائیک – از مواد نیمه هادی تشکیل شده‌اند. هنگامی که نور خورشید توسط این مواد جذب می‌شود، انرژی خورشیدی با ضربه زدن به الکترون‌ها موجب آزاد شدن آن‌ها از اتم‌هایشان می‌شود. به این پدیده «اثر فتوالکتریک» می‌گویند. سپس این الکترون‌های آزاد به سمت مدار تعبیه شده در سلول خورشیدی حرکت می‌کنند تا جریان الکتریکی را به وجود آورند. شبیه سازی «اثر فتوالکتریک» در ویدئوی زیر نشان داده شده است. نور خورشید با طول موج‌های خاصی می‌توانند برای ایجاد جریان الکتریکی موثر واقع شوند. توجه داشته باشید که سیستم‌های فتوولتائیک در روزهای ابری نیز می‌توانند به تولید برق بپردازند، اما نه به اندازه یک روز آفتابی.

عملکرد یک سلول خورشیدی با اندازه گیری بازدهی آن در تبدیل نور خورشید به الکتریسیته مشخص می‌شود. انواع گوناگونی از مواد برای ساخت سلول خورشیدی وجود دارند که بازدهی‌شان با هم متفاوت است.

مواد نیمه هادی

سیلیکون که همچنان پرطرفدار‌ترین ماده برای تولید سلول‌های خورشیدی است، به انواع زیر تقسیم بندی می‌شود:

• سیلیکون مونوکریستال
• سیلیکون مالتی کریستال
• سیلیکون پولی کریستال
• سیلیکون آمورفوس

ضریب جذب یک ماده نشان دهنده این است که چه میزان نور با طول موج (یا انرژی) معین می‌تواند قبل از جذب شدن در آن ماده نفوذ پیدا کند. ضریب جذب کوچک نشان دهنده این است که نور به راحتی نمی‌تواند جذب ماده شود. یادآوری می‌کنیم که ضریب جذب یک سلول خورشیدی به دو عامل بستگی دارد: ماده‌ای که سلول از آن ساخته شده است و طول موج یا انرژی نوری که جذب می‌شود.

Bandgap یا نوار ممنوعه‌ی (گاف نواری، گاف انرژی یا نوار بدون انرژی) یک ماده‌ی نیمه هادی، دارای انرژی است. نوار ممنوعه کمترین مقدار انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن یک الکترون از مدار خود و رفتن یک اتم به حالت آزاد است. این حالت آزاد جایی است که الکترون می‌تواند نقش خود در فرآیند هدایت (رسانایی) را ایفا کند. سطح پایین‌تر انرژی یک نیمه هادی، «نوار ظرفیت» نامیده می‌شود. سطح بالا‌تر انرژی، جایی که الکترون آزاد است نیز «نوار انتقال» نام دارد. نوار ممنوعه، اختلاف انرژی میان نوار ظرفیت و نوار انتقال است.

ماده‌ای که در ساخت سلول خورشیدی استفاده می‌شود دارای مرزی در ضریب جذب خود است؛ زیرا نور با انرژی پایین‌تر از نوار ممنوعه ماده که نمی‌تواند الکترونی را آزاد کند، جذب نمی‌شود.

لایه نازک

سلول‌های خورشیدی لایه نازک از لایه‌های نیمه رسانا با ضخامت تنها چند میکرومتر تشکیل شده‌اند. تکنولوژی لایه نازک این امکان را برای سلول‌های خورشیدی فراهم کرده است تا در موارد زیر استفاده‌ای دوچندان داشته باشند:

• سیستم‌های خورشیدی نصب شده در پشت بام‌ها
• کاشی‌های سقفی
• نمای ساختمان‌ها
• استفاده در نورگیر‌ها یا دهلیز‌ها

سیستم‌های خورشیدی نصب شده در پشت بام‌ها که از چندین نوع ماده غیربلورین ساخته شده است در حال تجاری سازی برای ورود به بخش مسکونی است. نمونه‌هایی از مزایای این سیستم خورشیدی عبارتند از:

• ترکیب و یکپارچگی با ساختمان
• استفاده هم‌زمان به عنوان پوشش بام و همچنین تولید انرژی بدون آلودگی
• دوام

این مطلب ادامه دارد.