راندمان پنل های خورشیدی (Efficiency)
در مقالات گذشته در مورد انرژی خورشیدی و سلولهای خورشیدی صحبت نمودیم، در این مطلب سعی داریم به مفهوم راندمان پنل های خورشیدی بپردازیم.
مفهوم راندمان پنل های خورشیدی
تبدیل نور خورشید به الکتریسته توسط پنل های خورشیدی صورت میگیرد. اما سؤال اینجاست که پنل ها تا چه اندازه میتوانند از تابشی که دریافت کردهاند، الکتریسیته تولید نمایند؟ این سؤال بهطور ساده معنای راندمان و یا بازدهی (efficiency) را بیان میکند. راندمان در واقع “نسبت انرژی تبدیل شده به انرژی کل دریافت شده ” میباشد. این مقدار که معمولاً با “% (درصد)” ذکر میشود، نه تنها در پنل بلکه در تمامی تجهیزات خورشیدی کاربرد دارد.
فناوری پنل های خورشیدی روز به روز در حال پیشرفت و گسترش است اما همچنان راندمان پایین در سلولهای خورشیدی دیده میشود. بیشتر سلولهای خورشیدی کمتر از ۲۰٪ بازدهی دارند، به این معنی که آنها فقط میتوانند حدود ۲۰٪ از انرژی دریافتی از نور خورشید را به الکتریسته تبدیل کنند. البته گزارشی از تحقیقات دانشمندان دنیا حاکی از آنست که به زودی شاهد عرضه پنل های خورشیدی با راندمان بهتری در بازار خواهیم بود.
بیشتر بخوانید: سلول خورشیدی چیست؟
راندمان یک پنل خورشیدی به کیفیت مواد آن بستگی دارد . بواسطه همین علت می توان گفت که سلول های خورشیدی با راندمان بالا ، قیمت بیشتری هم دارند . مواد نیمه هادی از جمله سیلیکون ، باعث می شوند که الکترون ها با تابش نور خورشید به جنبش درآیند و برق تولید کنند . به حرکت در آوردن الکترون ها توسط مواد نیمه هادی با کمک اتصالات p-n در ساختار آنها ، صورت می پذیرد. این حرکت الکترون از نیمه هادی نوع n (که الکترون در اکثریت است) به نیمه هادی نوع p (که الکترون در اقلیت است) جریان الکتریکی تولید می کند.
مقدار این جریان به دما ، ناخالصی نیمه هادی و تابش نور خورشید بستگی دارد.
انواع مختلفی از مواد نیمه رسانا در طراحی پنل های خورشیدی استفاده میشوند. در اینجا ۳ نوع اصلی پنل های خورشیدی و راندمان آنها مورد بحث قرار خواهد گرفت. پنل های خورشیدی مونوکریستالی، پلی کریستالی و تین فیلم.
این نوع پنل های خورشیدی در مقایسه با یکدیگر دارای مزایا و معایبی هستند. در بحث مربوط به راندمان میتوانیم پنل ها را بهصورت مونوکریستال، پلی کریستال و تین فیلم مرتب کنیم، به این معنی که پنل های مونو کریستال دارای بیشترین راندمان (۱۵ تا ۲۰ درصد) و پنل های تین فیلم دارای کمترین بازدهی (۷ تا ۱۳ درصد) میباشند.
با این تفسیر میتوان استنباط نمود که قیمت پنل های خورشیدی مونو کریستال نسبت به مدلهای پلی کریستال و تین فیلم بیشتر است و به نظر میرسد استفاده از پلی کریستال و تین فیلم در پروژههای خورشیدی مقرون بهصرفه تر باشد.
تصویر زیر توپولوژی انواع پنل خورشیدی را نشان میدهد، در پنل های مونو، گوشههای سلولهای خورشیدی کوتاه میشوند تا تعداد مواد مورد استفاده در پنل را کاهش داده و عملکرد سیستم فتوولتائیک را بهینه کنند.
در ادامه به مقایسه این سه مدل در ویژگیهای: راندمان، هزینه، کارآمدی نسبت به سطح اشغال شده و پروسه ساخت میپردازیم.
یکی از مهمترین فاکتورهای راندمان پنل خورشیدی ، دما است چراکه با افزایش دما، کارایی کاهش می یابد.
بنابراین برای دمای زیاد، صفحات خورشیدی درگیر افت کارایی هستند. سلولهای خورشیدی متنوعی در بازارهای خورشیدی با راندمان متفاوت و در نتیجه قیمتهای مختلف در دسترس هستند اما سلولهای خورشیدی در بهترین حالت بیشتر از ۲۲٫۸٪ کارآمد نیستند.
طبق آخرین رده بندی سایت EnergySage، پنل خورشیدی برندهای سان پاور (Sun Power)، الجی (LG)، پاناسونیک (Panasonic)، سیلفاب (SilFab)، کیوسلز (Qcells)، کانادیان سولار (Canadian) و ترینا (Trina) علاوه بر داشتن راندمان مناسب، دارای قیمتی رقابتی و همچنین ضمانتهای درخشان ۲۵ ساله هستند.