سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی (به انگلیسی

: Solar cell) یا سلول فتوولتائیک (به انگلیسی: photovoltaic cell

یک قطعه الکترونیکی است که به کمک اثر فوتوولتاییک، انرژی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کند.

سلول خورشیدی یک نوع سلول فوتوالکتریک است که به عنوان وسیله ای تعریف شده است که ویژگی های الکتریکی مانند جریان، ولتاژ یا مقاومت آن در هنگام نور در معرض تغییر است. دستگاه های سلول خورشیدی می توانند برای تشکیل ماژول هایی به نام پانل های خورشیدی به کار گرفته شوند.

سلول خورشیدی سیلیکونی تک سلولی می تواند حداکثر ولتاژ مدار آزاد را از ۰٫۵ تا ۰٫۶ ولت تولید کند. سلول های خورشیدی صرف نظر از این که منبع نور خورشید یا نور مصنوعی باشد، به عنوان فتوولتائیک توصیف می شوند.

چگونگی کارکرد و کاربرد سلول خورشیدی

از آن ها به عنوان یک دستگاه آشکارساز (به عنوان مثال آشکارسازهای مادون قرمز)، تشخیص نور و یا تابش الکترومغناطیسی در نزدیکی محدوده قابل مشاهده و یا اندازه گیری شدت نور استفاده می شود.

استفاده از یک سلول فوتوولتائیک (PV) به سه ویژگی اساسی نیاز دارد:

• جذب نور، تولید هم جفت الکترون حفره یا اکسیتون ها
• جداسازی حامل های بار از انواع مخالف
• استخراج جداگانه آن حامل ها به مدار خارجی

بر خلاف سلول خورشیدی که کارکرد آن وابسته به نور است، یک کلکتور حرارتی خورشیدی با جذب نور خورشید از گرمای مستقیم یا غیر مستقیم برق تولید می کند. اکثریت قریب به اتفاق سلول های خورشیدی از سیلیکون تولید می شوند، اما برای افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها از مواد غیر فلزی (غیر کریستالی) تا پلی کریستالی به بلورین (تک کریستال) نیز برای تولید این سلول ها استفاده می شود.

بر خلاف ژنراتور های الکتریکی، سلول خورشیدی هیچ اجزایی متحرک ندارد. همچنین برخلاف باتری ها یا سلول های سوختی، سلول های خورشیدی از واکنش های شیمیایی استفاده نمی کنند و نیاز به سوخت برای تولید برق ندارند.

پنل های سلولی خورشیدی برای تامین برق در بسیاری از نقاط زمین استفاده می شود که در آن منابع برق معمولی یا غیر قابل دسترس یا غیر قابل قبول برای نصب هستند

.

انواع سلول خورشیدی

پنل­ های پلی­ کریستالین (Polycrsytalline Panels)

پنل­ های پلی­ کریستالین از تکه­ های سیلیکون تشکیل شده­اند، به شکل بلاک درآمده و سلولی ساخته شده از چندین بیت کریستال خالص را به وجود می آورند. چون تک تک کریستال­ ها ضرورتاً به خوبی کنار هم منظم نیستند و بین آن­ها فاصله است، کارایی زیادی ندارند. به هر حال، چون سلول­ ها با نور در هر زاویه بهتر کار می­کنند، مثلاً در نور کم و غیره، این نامرتبی می­تواند در برخی از شرایط کمک کند. برای این منظور استدلال می­کنیم که برای شرایط نور کم پلی کریستالین مناسب تر است اما تفاوت کم است.
 

از آنجایی که به صورت بلاک­ های مستطیلی بریده می­شوند، فضای از دست رفته ­ی بسیار کمی روی پنل­ ها موجود است و شما لوزی­ هایی که نمونه­ ی پنل ­های مونو (تک) یا ترکیبی هستند را نمی­بینید. بعضی از افراد ظاهر یکنواخت­ تری را ترجیح می­دهند و بعضی دیگر لوزی­ ها را دوست دارند. چون اندازه­ کلی و هزینه­ بسیار مشابه با مونوکریستالین است، انتخاب با شماست.
 

پنل­ های ترکیبی (Hybrid Panels)

تولید کننده­ ی اصلی پنل­ های ترکیبی، پاناسونیک (که قبلاً سانیو بود) می باشد. ماژول HIT دارند که یک لایه­ ی نازک فیلم شیشه­ ای خورشیدی در پشت سلول­ های مونوکریستالین دارند. لایه ­های اضافی شیشه­ ای، مخصوصاً در نور کم، حتی انرژی بیشتری را از نور خورشید استخراج می­کنند. این پنل­ ها کاراترین پنل­ های موجود هستند، همچنین کم­ترین مکان را روی سقف خانه­ ی شما اشغال می­کنند.
 

در حال حاضر ما استفاده از پنل­ های ترکیبی را به شما توصیه نمی­کنیم. پنل­ های ترکیبی خیلی گران­تر از پنل­ های مونو یا پلی کریستالین هستند، همچنین انرژی بیشتر حاصل شده، با میزان هزینه­ ی پرداختی بیشتر خرید آن­ها هم ترازی ندارد. اگر روی سقف خود فضای کافی برای جا دادن پنل­ های کریستالین دارید هرگز پنل­ های ترکیبی را انتخاب نکنید، در غیر این صورت شما پول خیلی بیشتری را برای پرداخت همان میزان انرژی پرداخت کرده ­اید.

پنل­ های سیاه( Black Backed Panels)

خیلی از افراد پنل­ های سیاه را پیشنهاد می­دهند، نه فقط با قالب­ های سیاه، بلکه با پشت­بند مشکی در پشت سلول­ ها به جای رنگ سفید مرسوم. این امر صحیح است که این تغییرات مخصوصاً روی سقف­ های تخته­ ای یا روی خانه­ های سنتی قدیمی با کاشی­ های سیاه­رنگ ظاهر بسیار بهتری را ایجاد می­کنند.
 

به هر حال، مشکل داشتن قالب­ های سیاه این است که رنگ سیاه گرما و انرژی را از خورشید جذب می­کند. یعنی شما انرژی اضافی برخی از نورهای منعکس شده به سلول­ های پشتی را از دست خواهید داد. همچنین، پنل­ ها داغ­تر می­شوند. سول­ های خورشیدی، مانند بیشتر تجهیزات الکتریکی، زمانی که سرد هستند کارایی بیشتری دارند، پس پنل­ هایی که پشت سیاه رنگ دارند همیشه کارایی کمتری نسبت پنل­ هایی دارند که رنگ پشتشان استاندارد سفید است.

اگر در مورد ظاهر خانه تان نگران هستید، پیشنهاد ما این است که از یک پنل با قالب بیرونی سیاه آنودی شده به جای آلومینیوم استاندارد استفاده کنید، ولی همچنان ماده­ ی پشت پنل­تان سفید رنگ باشد. به عنوان مثال REC، به ما گفته­ اند که حتی قصد تولید ماژول­ هایی با پشت سیاه ندارند، چون نگرانی اصلی آن­ها همیشه تلاش برای افزایش برق تولیدی پنل­ های PV بوده و پشت سیاه گامی به عقب خواهد بود.

این شرکت در بین بقیه شرکت­ ها برای تولید سلول­ های خورشیدی، تکنولوژی فیلم نازک مواد فوتوولتائیک را مورد استفاده قرار داده است که یک محدوده از فلزات از جمله، کادمیوم، مس و غیره را به کار برده است. هر دو ماژول ثابت و منعطف را می­تواند ایجاد کرد، که به نسل مولد­های خورشیدی این اجازه­ را می دهند تا در مقایسه با کریستال­ های سیلیکون بهتر با محصول و ساختمان تناسب داشته باشند.