Dive Into the New Age of Accelerated Analytics

Our Services

درفناوری فتوولتائیک، معیارهای بسیاری برای استفاده از سیلیکون وجود دارد، اما مهم‌‌ترین آن، خلوص سیلیکون است؛ به این معنی که هرچه خالص‌‌سازی در سیلیکون بیشتر باشد، توانایی صفحه خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته بیشتر خواهد بود.
 
سیلیکون کریستالی (c-Si) اساس سلول‌‌های PV سیلیکونی پلی‌‌کریستالی یا مولتی‌‌کریستالی و مونوکریستالی را تشکیل می‌‌دهد که در ادامه درباره آن‌ها بحث خواهیم کرد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی
 
مونو به معنای «تک» است. همان‌طور که از این نام پیداست، سلول‌‌های صفحه خورشیدی مونوکریستالی (Monocrystalline Solar Panels) از یک کریستال سیلیکونی خالص ساخته می‌‌شوند.
همچنین، این نوع صفحات، صفحه سیلیکونی تک‌‌کریستالی نامیده می‌‌شوند، زیرا فقط از یک کریستال برای ساخت آرایه استفاده می‌‌شود که خلوص صفحه خورشیدی (PV) و ظاهر یکنواخت در ماژول PV را فراهم می‌‌سازد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی (سلول‌‌های PV) به شکل گرد هستند و میله‌‌های کریستال سیلیکونی در سراسر ماژول PV، استوانه‌‌ای به نظر می‌‌رسند. بنابراین، تفاوت صفحه فتوولتائیکِ پلی‌کریستالی و مونوکریستالی این است که سلول‌‌های خورشیدی مونوکریستالی به صورت استوانه‌‌ای با لبه‌‌های گرد به نظر می‌‌آیند.
 
مزایا:
 
    بازده صفحات خورشیدی مونوکریستالی 15 تا 20 درصد است، در حالی که آخرین صفحات خورشیدی مونوکریستالی در آزمایشگاه‌‌ها 25 درصد بازدهی داشتند و بازده تأییدشده 21 درصد است. در ایالات متحده، بازده سری E20 تقریباً تا 20 درصد و سری X PV برق خورشیدی 21٫5 درصد است.
    PV مونوکریستالی به کمترین مقدار فضا نیاز دارد و مساحت کوچکی را روی بام اشغال می‌‌کند.
    طول عمر میانگین صفحات خورشیدی مونوکریستالی حدود 25 سال است، در حالی که سازنده‌‌های سایر صفحات فتوولتائیک 25 تا 30 سال عمر را برای آن‌ها پیش‌‌بینی می‌‌کنند.
    کارایی این صفحات در شرایط نوری یکسان، بهتر از صفحات پلی‌کریستالی است. علاوه بر این، صفحات خورشیدی مونوکریستالی تا چهار برابر مقدار انرژی الکتریکی بیشتری را در مقایسه با صفحات خورشیدی فیلم نازک تولید می‌‌کنند.
    به طور خلاصه، صفحات خورشیدی مونوکریستالی، پربازده‌‌ترین ماژول PV موجود، محبوب‌‌ترین فناوری در بازار و عموماً در دسترس هستند. همچنین، کمترین مساحت را روی بام اشغال می‌‌کنند و جابه‌جایی و استفاده از آن‌ها آسان است.
 
معایب:
 
    صفحات خورشیدی مونوکریستالی گران هستند. هزینه اولیه صفحات PV مونوکریستالی در مقایسه با ماژول‌‌های PV خورشیدی فیلم نازک یا صفحات خورشیدی پلی‌‌کریستالی بسیار بالاست.
    این نوع صفحات از یک کریستال سیلیکونی ساخته می‌‌شوند، بنابراین، اگر اندکی از مساحت صفحه خورشیدی با برف، خاک یا سایه پوشیده شود، ممکن است کل مدار PV را قطع کند.
    در این فناوری، مقدار زیادی از سیلیکون خالص هدر می‌‌رود. برای ساختن آرایه‌‌ها و ویفرهای سیلیکونی به شکل استوانه‌‌ای بزرگ (فرایندی به نام فرایند چوکرالسکی که برای تولید سیلیکون مونوکریستالی استفاده می‌‌شود)، چهار رأس سلول‌‌های PV ساخته شده از این استوانه‌‌ها بریده می‌‌شوند که منجر به اتلاف مقدار زیادی سیلیکون خالص خواهد شد.
    با افزایش دما، بازده این صفحات بیشتر می‌‌شود. به عبارت دیگر، در هوای گرم و هنگام تابش کامل آفتاب بهتر کار می‌‌کنند، اما اغلب، این نکته مورد توجه قرار نمی‌گیرد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی
صفحات خورشیدی پلی کریستالی

 
«پلی» به معنی «چند» است. همان‌گونه که از نام آن پیداست، برای ساختن این سلول خورشیدی، چند کریستال سیلیکونی خالص مختلف با هم ترکیب می‌‌شوند. این سلول‌‌ها راست گوشه هستند و در مقایسه با صفحات خورشیدی مونوکریستالی، سیلیکون کمتری نیاز دارند که باعث می‌‌شود هزینه کمتری نیز داشته باشند.
فیلم آموزش فیزیک الکترونیک – بخش یکم در فرادرس
کلیک کنید
 
علاوه بر این، سلول‌های پلی‌کریستالی (Polycrystalline Cells) نسبت به سلول‌‌های PV مونوکریستالی بازدهی کمتری دارند (تقریباً ۱۳٫۵ تا 17 درصد). این سلول‌‌ها پلی‌‌سیلیکون یا سیلیکون مولتی‌‌کریستالی نیز نامیده می‌‌شوند و نخستین بار در سال 1981 به بازار عرضه شدند.
صفحات خورشیدی پلی‌کریستالی
صفحات خورشیدی پلی‌کریستالی
 
برای ساختن سلول‌‌های PV پلی‌‌کریستالی، سیلیکون خام خالص را ذوب می‌‌کنند و داخل یک قالب مربعی می‌‌ریزند تا خنک شود، سپس آن را به صورت آرایه‌‌ها و ویفرهای کاملاً مربعی برش می‌‌دهند. در صفحه خورشیدی پلی‌‌کریستالی یک آرایش بلوری غیریکنواخت وجود دارد که به دلیل انعکاس مقداری نور به عقب، کمی آبی‌‌تر به نظر می‌‌رسد. امروزه قیمت صفحات خورشیدی پلی‌‌کریستالی پایین آمده است و در ایالات متحده آمریکا، بریتانیا، استرالیا و دیگر بازارهای محلی محبوبیت دوباره پیدا کرده‌اند.
 
مزایا:
 
    صفحات خورشیدی پلی‌‌کریستالی، قدرت تحمل کمتری نسبت به گرما دارند (یعنی عملکرد آنها در دمای بالا در مقایسه با ماژول‌‌های PV خورشیدی مونوکریستالی کمتر است، زیرا ممکن است گرما صفحات خورشیدی را مختل کند و طول عمر آن‌ها را کاهش دهد). با وجود این، اکثر صاحب‌‌خانه‌‌ها و خریداران صفحه خورشیدی به این موضوع توجه نمی‌‌کنند و هنگامی که نقشه نصب صفحه خورشیدی را طراحی می‌‌کنند، آن را در نظر نمی‌‌گیرند.
    فرایند تولید سیلیکون پلی‌‌کریستالی، ساده‌‌تر و کم‌‌هزینه‌‌تر است.
    به طور خلاصه، ساخت این نوع صفحه مقرون به صرفه است، بازدهی خوبی دارد و مساحت کمی را روی بام اشغال می‌‌کند. همچنین، معمولاً در دسترس بوده و جابه‌جایی و استفاده از آن آسان است.
 
معایب:
 
    بازدهی صفحات خورشیدی پلی‌‌کریستالی تقریباً ۱۳٫۵ تا 17 درصد است. از نظر فنی، این بدین معنی است که اگر 100 وات انرژی پتانسیل خورشیدی به این صفحه خورشیدی برخورد کند، خروجی آن حدود ۱۳٫۵ تا 17 وات انرژی الکتریکی تولید شده خورشیدی خواهد بود. از این رو، این نوع صفحه نسبت به صفحه خورشیدی مونوکریستالی اندکی کم‌‌بازده‌‌تر است.
    ماژول‌‌های PV پلی‌‌کریستالی در مقایسه با صفحه خورشیدی مونوکریستالی هم‌‌اندازه خود (دارای سطح یکسان) برق کمتری تولید می‌‌کنند (البته همیشه این‌گونه نیست).
    این صفحه در مقایسه با صفحه خورشیدی مونوکریستالی و فیلم نازک از نظر زیبایی برای استفاده مناسب نیست، زیرا به دلیل داشتن چند رنگ آبی متفاوت، ظاهر یکنواختی ندارد.
صفحات خورشیدی فیلم نازک
 
سلول‌‌های خورشیدی فیلم نازک (TFSC) یا (TFPV)
 
سلول‌‌های خورشیدی فیلم نازک (Thin Film Solar Cells) یا TFSC به عنوان سلول‌‌های فتوولتائیک فیلم نازک (Thin Film Photovoltaic Cells) یا TFPV یا ماژول‌‌های PV آمورف نیز شناخته می‌‌شوند.
فیلم آموزش الکترونیک ۱ – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس
فیلم آموزش الکترونیک ۱ – جامع و با مفاهیم کلیدی در فرادرس
کلیک کنید
 
این سلول‌‌ها نسل دوم سلول‌‌های خورشیدی هستند و از ادغام یک یا چند لایه نازک از مواد PV یا فیلم نازک (TF) روی یک لایه فلز، شیشه، پلاستیک و غیره ساخته می‌‌شوند. ضخامت فیلم از چند نانومتر (nm) تا ده‌‌ها میکرومتر (μm) متغیر است، با این وجود سلول خورشیدی با ضخامت خیلی کمتر از فیلم نازک نیز ابداع شده است. نسل اول سلول خورشیدی سیلیکونی کریستالی (c-SI) از ویفرهای سیلیکونی با ضخامت حداکثر ۲۰۰ میکرومتر استفاده می‌‌کنند.
سلول‌ خورشیدی فیلم نازک
سلول‌ خورشیدی فیلم نازک
 
انواع صفحات خورشیدی فیلم نازک بر اساس مواد سازنده آن‌ها به شرح زیر است:
 
    سیلیکون آمورف (a-Si/TF-Si)
    سلنید گالیوم ایندیوم مس (CIGS/CIS)
    تلورید کادمیوم (CdTe)
 
نسل سوم سلول‌‌های خورشیدی فیلم نازک نیز وجود دارند، اما از نظر تجاری به هیچ وجه در دسترس نیستند و محققان امیدوارند که رؤیای استفاده از آن‌ها خیلی زود به واقعیت بپیوندد. این سلول‌‌های خورشیدی عبارتند از:
 
    سلول‌‌های فتوولتائیک آلی (OPC/OPC) (اکنون موجود نیستند.)
    حساس شده با رنگ
    سلول‌‌های خورشیدی پلیمری
    نقطه کوانتوم
    سولفید قلع روی مس
    نانوکریستال
    سلول‌‌های خورشیدی پروسکایت
 
صفحات خورشیدی فیلم نازک در مقایسه با فناوری سلول خورشیدی سیلیکونی کریستالی (c-SI) معمولی، ارزان‌‌تر هستند و بازدهی کمتری نیز نسبت به آن دارند. هرچند، توسعه فناوری‌های اخیر، بازدهی سلول آزمایشگاهی ساخته شده از تلورید کادمیوم (CdTe) و سلنید گالیوم ایندیوم مس (CIGS/CIS) را تا 20 درصد تأیید می‌‌کند.
 
مزایا:
 
    تولید گسترده صفحات خورشیدی فیلم نازک نسبت به سلول‌‌های PV کریستالی پیچیدگی کمتری دارد.
    در مقایسه با سایر صفحات خورشیدی مونوکریستالی ارزان‌‌تر هستند.
    ظاهر یکنواخت صفحات خورشیدی فیلم نازک جذاب‌‌تر است و می‌‌توان به منظور زیباسازی از آن‌ها استفاده کرد.
    به دلیل انعطاف‌‌پذیر بودن، این صفحات کاربردهای بسیاری دارند. علاوه بر این، هنگامی که مشکلی از نظر فضا وجود نداشته باشد، استفاده از این نوع صفحات منطقی است.
    صفحات فیلم نازک مقاومت دمایی بالایی دارند، یعنی دمای بالا و سایه تأثیر کمتری روی آن‌ها دارد.
 
معایب:
 
    به فضای زیادی نیاز دارند و معمولاً برای مصارف مسکونی مناسب نیستند.
    ساختار پشتیبانی جانبی، کابل‌‌ها، نگهداری و غیره برای نصب صفحه خورشیدی فیلم نازک، این سیستم را هزینه‌‌بر می‌‌کند.
    طول عمر کل صفحات خورشیدی نازک نسبت به صفحات خورشیدی پلی‌‌کریستالی و مونوکریستالی کمتر است.