Loading...
مشاوره، طراحی، ساخت و نظارت اتاق تمیز در کارخانجات دارویی، ملزومات دارویی، تجهیزات پزشکی و بهداشتی

انواع سلول های خورشیدی ، معایب و مزایا

انواع سلول های خورشیدی ، معایب و مزایا

تولید انرژی الکتریکی توسط سلول های خورشیدی

تولید انرژی الکتریکی از انرژی تابشی خورشید در تمامی انواع سلول های خورشیدی بر پایه اثر فتوولتاییک می باشد که به طور خلاصه، از تحریک الکترونهای لایه ظرفیت یک نیمه‌هادی توسط فوتون های نور تابیده شده به آن و انتقال آنها از لایه ظرفیت به لایه هدایت انجام می‌پذیرد.


انواع سلول های خورشیدی را می توان به صورت زیر دسته‌بندی نمود :

1) سلول های مونوکریستالی (Mono Crystalline)

2) سلول های پلی کریستالی (Poly Crystalline)

3) سلول های فیلم نازک (Thin Film)

4) سلول های پلیمری یا ارگانیک (Polymeric/Organic)

در ادامه به بررسی و معرفی هر یک خواهیم پرداخت .

1) سلول های مونوکریستالی (Mono Crystalline)

جنس تمامی سلولهای خورشیدی رایج در سطح تولید تجاری، سیلیکون می باشد که برای افزایش کارایی و بازدهی، مواد دیگری از طریق فرآیند تغلیظ بدان افزوده می گردد. فرآیند تولید سلولهای مونو به این صورت است که یک دانه اولیه کوچک سیلیکون طی یک فرآیند تدریجی به یک شمش بزرگ تا طول 2 متر و وزن صدها کیلوگرم رشد داده می شود. سپس این شمش به شکل ویفرهای بسیار نازک سیلیکون با ضخامت چند صد میکرون به اشکال مختلف که عموماً بصورت هشت ضلعی یا مربع برش داده شده و سلولهای مونو را تشکیل می دهد. یک سلول یا پنل خورشیدی مونو به این صورت ساخته می شود که ابتدا سلولها به صورت ماتریسی از سلولهای سری (برای افزایش ولتاژ) و موازی (برای افزایش جریان) به هم متصل می شوند. سپس داخل یک قاب فلزی مستحکم نصب گردیده و یک پوشش شیشه‌ای شفاف و ضخیم برای حفاظت در برابر ضربات فیزیکی بروی سلولها نصب و خروجی الکتریکال سلول خورشیدی توسط دو کابل به بیرون هدایت می گردد. از اصلی ترین ویژگی یک پنل خورشیدی می توان به قدرت ماکزیمم آن و سپس ولتاژ و جریان در بار ماکزیمم اشاره نمود. سلول های مونو دارای بالاترین بازده و همچنین بیشترین قیمت بین سایر سلول های خورشیدی می باشد.


2) سلول های پلی کریستالی (Poly Crystalline)

بر خلاف سلول های مونوکریستال که از یک شمش با ساختار کریستالی یکنواخت برش می‌خورند، سلول های پلی‌کریستال از برش شمش هایی که دارای ساختار غیر یکنواخت هستند بدست می‌آیند. برای تولید این نوع سلول ها، سیلیکون مذاب به جای شکل گیری دور یک دانه اولیه به صورت یکپارچه، درون یک قالب طی یک فرآیند متالورژی ساده‌تر و سریعتر به شکل نواحی کاملاً مشخص صورت گرفته و سپس به شکل ویفرهای سیلیکونی برش می خورد.  ظاهر پوسته‌پوسته یا فلس مانند این نوع سلول ها نیز به سبب همین فرآیند خاص تولید می باشد. فرآیند ساخت این سلول ها نسبت به سلول های مونو، کم‌هزینه‌تر و ساده بوده و دارای راندمانی نسبتا پایین می باشد. ساختار سلول های پلی‌کریستال نیز دقیقاً مانند سلول های مونو می باشد که شامل ماتریسی از سلول ها درون یک قاب فلزی و دارای یک پوشش شیشه‌ای می باشد.

هر دو نوع سلول فوق، نسل اول سلول های خورشیدی را که بر پایه ویفر سیلیکون هستند، تشکیل می‌دهند که امروزه بیش از %90 بازار سلول های خورشیدی را در اختیار گرفته اند.


مزایا:


الف - بازده خوب

ب- پایداری خوب

ج - استحکام فیزیکی خوب

د - عدم کاهش بازده در کوتاه مدت

معایب:


الف - وزن زیاد

ب - ضخامت زیاد

ج - انعطاف‌ناپذیری

د - فرآیند تولید بسیار پرهزینه به دلیل نیاز به انرژی فراوان در فرآیند تولید

3) سلول های خورشیدی فیلم نازک ( Thin Film Solar Cell - TFSC)

این نوع سلولهای خورشیدی، نسل دوم سلول های خورشیدی را تشکیل داده که تکنولوژی ساخت آنها به چهار گروه زیر تقسیم می‌شود:

الف - سیلیکون آمورف (a-Si)

ب- تلورید کادمیوم/سولفید کادمیوم (CdTe/CdS)

ج - سلنید گالیوم اینیدیوم مس (CIGS)

د - ارسنید گالیوم (GaAs)


فرآیند کلی تولید این نوع سلولها به صورت رسوب یا نشست یک لایه یا فیلم بسیار نازک از مواد فتوولتاییک با ضخامت چند نانومتر تا چند میکرون روی بستری با ضخامت کم از جنس شیشه، پلاستیک یا فلز می باشد. همچنین بازده این نوع سلولها در سطح تولید تجاری بین %10 تا %15 می باشد. اما بازده سلولهای ارسنید گالیوم حدود %30 می‌باشد که از آنها به دلیل سبکی و بازده خوب، برای ساخت سلول های خورشیدی فضاپیماها و ماهواره‌ها استفاده می‌شود ( چون دارای وزن کمتر و راندمان بالاتر می باشند). انعطاف‌پذیری و شفافیت نسبی سلولهای فیلم نازک، کاربردهایی مانند نصب در نمای ساختمان یا استفاده در نماهای شیشه‌ای مات را ممکن ساخته است.  همچنین، این نوع سلولها برای رسیدن به توان نامی نیازی به قرارگیری در معرض تابش مستقیم خورشید ندارند و بنابراین برای استفاده در فضاهای سرپوشیده مانند تغذیه ماشین‌حسابهای رومیزی نیز مناسب خواهند بود.



مزایای سلول های خورشیدی فیلم نازک :

الف - انعطاف‌پذیری خوب

ب - وزن کم

ج - امکان تولید به صورت نیمه شفاف

د - فرآیند تولید کم هزینه‌تر

ه - عدم نیاز به تابش مستقیم خورشید



معایب سلول های خورشیدی فیلم نازک:

الف - بازده و پایداری کمتر نسبت به سلولهای نسل اول

ب - وابستگی به فلزات سنگین مضر برای محیط زیست مانند کادمیوم یا عناصر کمیاب مانند تلوریوم

نظرات