پنل خورشیدی از نور خورشید به منظور تولید برق استفاده مـی کند و انواع پنل های خورشیدی از لحاظ فنآوری ساخت سلول های فتوولتائیک موجود مـی باشد کـه مـی توان بـه سلول های مونو کریستالی ، ساخت پنل های خورشیدی پلی کریستالی و  فیلم نازک اشاره نمود. ساخت پنل های خورشیدی درون این مقاله بـه بررسی پنل خورشیدی فتوولتائیوع اتصال آن ها پراخته مـی شود. ساخت پنل های خورشیدی همچنین نوع ترکیب سلول های فتوولتائیک به منظور تشکیل یک صفحه خورشیدی نیز معرفی مـی شوند.

توان تولید شده توسط این سلول های فتوولتائیک مختلف درون معرض نور خورشیدی تقریبا برابر هست و این مقدار انرژی الکتریکی تولید شده ، بستگی بـه مقدار تابش خورشید بـه لایـه های پیوند PN دارد و همچنین بازده یک پنل خورشیدی ، مقدار تابش خورشید نسبت بـه مقدار تولید برق خورشیدی بیـان مـی شود.

پنل خورشیدی فتوولتائیک چیست

خروجی یک سلول فتوولتائیک با وات بیـان مـی شود و از حاصل ضرب مقدار جریـان درون ولتاژ سلول محاسبه مـی شود. بـه طور معمول ولتاژ عملیـاتی یک سلول خورشیدی درون بار کامل و دمای ۲۵ درجه درون حدود ۰٫۴۶ ولت مـی باشد و در خورشیدی کامل نیز جریـان حدود ۳ آمپر را بـه بار تحویل مـی دهد. بنابراین توان خروجی این سلول خورشیدی ۱٫۳۸ وات مـی باشد. این توان بسیـار کم و ناچیز هست و شاید بتواند باتری یک ماشین حساب یـا ساعت را شارژ کند. به منظور تولید یک توان قابل توجه حتما سلول های خورشیدی را بـه یکدیگر متصل کرد.

با اتصال سلول های فتوولتائیک خورشیدی بـه یکدیگر ، افزایش مقدار توان تولیدی را درون بر دارد. اگر اتصال سلول ها بـه یکدیگر بـه صورت سری باشد ، بـه افزایش ولتاژ و اگر اتصال سلول های خورشیدی بـه یکدیگر بـه صورت موازی باشد ، بـه افزایش جریـان الکتریکی منجر مـی شود. بنابراین با انتخاب نوع اتصال سلول های PV بـه یکدیگر ، پنل خورشیدی تولید جریـان الکتریکی یـا تامـین ولتاژ بـه دست مـی آید.

به عنوان مثال، اگر ۱۰ سول خورشیدی بـه صورت سری بـه یکدیگر متصل شوند ، ولتاژ خروجی درون شرایط معمولی برابر ۴٫۶ ولت مـی باشد و جریـان بار همان ۳ آمپر ( مدار سری ) مـی ماند. بنابراین با این اوصاف ، نوان خروجی ۱۰ برابر شده و برابر ۱۳٫۸ وات است.” اتصال سلول های فتوولتائیک خورشیدی با یکدیگر یک صفحه خورشیدی بزرگتر یـا ماژول خورشیدی تولید مـی شود کـه به آن پنل خورشیدی مـی گویند “. امروزه پنل های خورشیدی ۲۰۰ وات نیز تولید و ساخته مـی شوند.  در عمل، به منظور بهبود کارایی پنل خورشیدی، چندین سلول PV با هم بـه صورت ترکیب سری یـا موازی بـه منظور تولید ولتاژ یـا جریـان مورد نیـاز و برای خروجی حداکثر توان بـه هم متصل مـی شوند.خورشیدی 

پنل خورشیدی با قابلیت نصب آسان

ولتاژ یک سلول خورشیدی

یک سلول فتوولتائیک ولتاژ مدار باز را حدود ۰٫۵ که تا ۰٫۶ ولت درون ۲۵ درجه سانتیگراد تولید مـی کند، مـهم نیست کـه هر سلول چقدر بزرگ باشد و این ولتاژ سلولی که تا حدودی ثابت هست تا زمانی کـه نور کافی وجود داشته باشد. ولتاژ مدار باز بـه این معنی هست که سلول PV بـه هیچ یک از بارهای خارجی متصل نیست و بنابراین هیچ جریـانی را تولید نمـی کند.

هنگامـی کـه پنل خورشیدی بـه یک بار خارجی، مانند یک لامپ ال ای دی وصل مـی شود، ولتاژ خروجی  هر سلول فتوولتائیک بـه حدود ۰٫۴۶ ولت کاهش مـی یـابد. بدون درون نظر گرفتن شدت تابش نور خورشید ، این ولتاژ بـه مقدار ۱ ولت ولتاژ کاهش مـی یـابد که تا جریـان بیشتری بـه بار تحویل دهد و به عنوان یک جریـان الکتریکی ظاهر مـی شود. این کاهش درون ولتاژ خروجی ناشی از مقاومت و تامـین توان بار خروجی توسط سیم های فلزی هست که درون سطح صفحه خورشیدی قرار دارد.

دما نیز بر ولتاژ خروجی سلول های فتوولتائیک یک پنل خورشیدی تاثیر مـی گذارد. هر چه درجه حرارت محیط نصب صفحه خورشیدی بالاتر باشد، ولتاژ خروجی سلول فتوولتائیک پایین تر مـی شود ، زیرا پنل درون شرایط گرمای بیشتر بازدهی کمتری دارد. همچنین درون خورشید کامل ، ولتاژ خروجی درون هر ۲۵ درجه سانتیگراد ، حدود ۵ درصد کاهش مـی یـابد. بنابراین پنل های فتوولتائیک خورشیدی به منظور آب و هوای بسیـار گرم توصیـه نمـی شوند.

جریـان یک سلول فتوولتائیک

بر خلاف ولتاژ ، جریـان خروجی پنل خورشیدی رابطه مستقیم با مقدار یـا شدت نور خورشید ( انرژی فوتون ) دارد. همچنین جریـان خروجی بـه طور مستقیم با مقدار سایز یـا سطح صفحه خورشیدی متناسب هست و بـه همان اندازه کـه سطح سلول های فتوولتائیک یک پنل خورشیدی بزرگتر باشد ، نور و فوتون بیشتری وارد پنل سولار مـی شود. پنل های خورشیدی با خروجی جریـان بالا مطلوب تر هستند، اما خروجی جریـان بیشتر بـه معنی قدرت تولید توان بیشتر هست و افزایش هزینـه اولیـه صفحه خورشیدی را درون بر دارد.

ساخت پنل خورشیدی

تعداد سلول های فتوولتائیک به منظور تکمـیل و ساخت یک پنل خورشیدی ، بـه مـیزان قدرت مورد نیـاز مصرف کننده و به نوع مواد نیمـه هادی بـه کار رفته درون ساخت سلول خورشیدی بستگی دارد. پنل های فتوولتائیک درون همـه اندازه ها و سایز ها به منظور پاسخ بـه نیـاز های مصرف کننده ساخته مـی شوند ، اما بیشتر تولید کنندگان پنل های خورشیدی ، صفحه خورشیدی استاندارد با ولتاژ ۱۲ یـا ۲۴ ولت را تولید مـی نمایند و دلیل این استاندارد سازی ، مقدار ولتاژ باتری های استاندار جهان هستند.

در اکثر مواقع نیز پنل های خورشیدی ۱۲ ولت با تعداد ۳۶ سلول سیلی بلوری تولید مـی شود کـه مـی تواند بـه یک باتری استاندارد ۱۲ ولت متصل شود و باتری خورشیدی را شارژ نماید. همچنین اگر یک پنل خورشیدی ۲۴ ولت نیـاز باشد ، ۷۲ سلول جداگانـه درون یک پنل خورشیدی مـی تواند این نیـاز را تامـین کند و یـا با استفاده از دو پنل ۱۲ ولت و اتصال آنـها بـه صورت سری با یکدیگر ، مـی توان یک خروجی ۲۴ ولت را ایجاد کرد.

زاویـه پنل خورشیدی برابر هست با عرض جغرافیـایی منطقه

پنل خورشیدی با اتصال سری ( تامـین ولتاژ )

سلول های خورشیدی فتوولتائیک بـه صورت سری دارای یک جریـان عبوری مشترک هستند و مقدار ولتاژ هر سلول با یکدیگر جمع مـی شوند. پنل خورشیدی یـا ماژول خورشیدی از سلول های چندگانـه ساخته شده اند کـه با هم درون یک سری از آبشارها قرار مـی گیرند و در یک محفظه سازگار با محیط زیست قرار مـی گیرند کـه یک مولد خورشیدی واحد با خروجی ولتاژ بالاتر از یک سلول PV تک را نشان مـی دهد.

در شکل بالا ۴ سلول خورشیدی بـه صورت سری با یکدیگر ترکیب مـی شوند. اگر فرض کنیم کـه ولتاژ خروجی تولید شده توسط هر سلول درون شرایط یکسان محیطی و تابشی ، ۰٫۵ ولت باشد ، ولتاژ خروجی پنل خورشیدی برابر ۲ ولت مـی شود. جریـان هر سلول خورشیدی برابر با دیگر سلول ها و در نـهایت برابر هست با جریـان خروجی صفحه خورشیدی است.

یکی از مسائل اصلی درون سری سلول های خورشیدی ، یک اثر ناخواسته هست که درون صورتی کـه یک سلول درون داخل این مدار سری بـه علت آسیب دیدن ، کار نکند و یـا سایـه روی این سلول قرار گرفته باشد ، دیگر مدار قطع شده و قدرت توسط پنل تولید نمـی شود. و ولتاژ تولیدی از دیگر سلول ها بر روی این سلول ممکن هست باعث سوختن این سلول شود.

همچنین ممکن هست به دلیل ایجاد جریـان زیـاد درون دیگر سلول ها و توقف آن درون یک سلول ، باعث ایجاد گرمای نقطه ای و آتش سوزی شود. بـه همـین دلیل به منظور جلوگیری از آسیب الکتریکی بـه سلول ها ، یک دیود بایپس یـا دور زن بـه صورت موازی با هر سلول قرار داده مـی شود. به منظور انتخاب دیود نیز ولتاژ شکست بسیـار اهمـیت دارد. بـه شکل پایین توجه فرمایید.

دیود بایپس حفاظتی درون پنل های سولار

دیود به منظور حفاظت هر سلول خورشیدی بـه صورت موازی با آن کاربرد دارد و به منظور عبور جریـان درون صورت انسداد سلول یـا عدم تولید برق سلول ، نصب مـی شود. ولتاژ شکست دیود حتما بیشتر از ولتاژ هر سلول باشد و به سطح عایقی و توان عایقی سلول نیز بستگی دارد. بدین صورت کـه در صورت عبور جریـان از سلول ، جریـانی از دیود عبور نکند و انگار مقاومت بالایی دارد و همچنین درون صورت انسداد جریـانی سلول ، جریـان از دیود عبور کند و مدار سری درون پنل خورشیدی قطع نشود. درون حالت ایده آل نیـاز هست که به منظور هر سلول یک دیود حفاظتی یـا شاتکی نصب شود اما درون عمل یک دیود مرکزی به منظور هر پنل وجود دارد کـه هر دیود تعدادی سلول را حفاظت مـی کند.

پنل های خورشیدی خانگی

صفحه خورشیدی با اتصال موازی ( تامـین جریـان )

سلول های خورشیدی فتوولتائیک درون صورتی بـه صورت موازی متصل مـی شوند کـه هر دو ترمـینال هر سلول بـه ترتیب بـه هر ترمـینال سلول بعدی یـا سلول های PV دیگر متصل شوند. بر خلاف پیکربندی اتصال سری ، درون مدارهای موازی جریـان مـی تواند بیش از یک مسیر را انجام دهد و به دلیل مسیرهای چندگانـه، جریـان درون تمام نقاط درون یک مدار موازی یکسان نیست و با یکدیگر جمع مـی شوند. با این حال، ولتاژ تولید شده درون تمام سلول ها درون یک مدار موازی یکسان است. بنابراین ولتاژ مشترک هست و یک پنل خورشیدی تامـین جریـان ساخته مـی شود.

در مثال بالا ۴ سلول خورشیدی فتوولتائیک با یکدیگر بـه صورت موازی ترکیب مـی شوند. به منظور سلول های ترکیب شده بـه صورت موازی ، ولتاژ  پنل خرشیدی تولید شده همان ولتاژ هر سلول مـی باشد. اگر فرض کنیم کـه جریـان تولید شده درون شرایط معمولی توسط هر سلول درون حدود ۱ آمپر باشد ، آنگاه جریـان خروجی پنل خورشیدی برابر ۴ آمپر مـی شود. بنابراین از سلول های خورشیدی فتوولتائیک موازی به منظور تامـین جریـان بار استفاده مـی شود.

در اتصال سری سلول های خورشیدی ، بـه علت سایـه یـا معیوب شدن یک سلول بـه دیود حفاظتی به منظور جلوگیری از قطع شدن تولید پنل خورشیدی یـا عدم ایجاد گرمای نقطه ای نیـاز مـی شود. درون پنل خورشیدی با اتصال موازی ، عدم انطباق درون ولتاژ مـی تواند آسیب های بدتر و شدیدتری بـه سیستم نیروگاه خورشیدی وارد نماید. با این حال یک سلول کـه عدم انطباق ولتاژ با دیگر سلول ها بـه دلیل شدت تابش خورشیدی یـا سایـه داشته باشد ، با دیگر سلول ها یک اختلاف ولتاژی دارد و این اختلاف ولتاژ باعث عبور جریـان حلقه ای یـا گردابی درون پنل ها مـی شود و فقط باعث تلفات مـی شود. بدین صورت کـه این جریـان که تا حدی بسیـار مـی تواند مشکل ساز شود و گرمای پنل را بالا ببرد کـه در نـهایت منجر بـه آتش سوزی بشود.

در اتصال موازی هنگامـی کـه یک سلول معیوب مـی شود و یـا سایـه روی آن هست ، علاوه بر اینکه قدرت خروجی را کاهش مـی دهد ، باعث کاهش ولتاژ نیر مـی شود. درست مانند پنل های خورشیدی با اتصال سری کـه اثرات ناشی از سایـه و معیوبی سلول ها بر روی کل پنل خورشیدی تاثیر مـی گذارد. بنابراین درون پنل های خورشیدی ، سلول های فتوولتائیک را بـه طور موازی بـه هم متصل نمـی کنند، زیرا بار ها نیـاز بـه ولتاژ استاندارد دارند و به صورت سری این ولتاژ تامـین مـی شود.

پنل خورشیدی ۳۶ سلولی

در بیشتر مواقع پنل خورشیدی فتوولتائیک بـه صورت یک ماژول ۳۶ سلولی سری با ولتاژ مدار باز درون حدود ۲۱ ولت تولید و ساخته مـی شود. و در بار کامل ولتاژ ۱۶٫۵ ولت را تامـین مـی نماید. پنل خورشیدی ۳۶ سلولی  به منظور آب و هوای گرم نیز مناسب مـی باشد زیر افت ولتاژ درون اثر گرما را با ولتاژ بالاتر تامـین مـی نماید. بدین صورت کـه ولتاژ بار کامل درون شرایط عادی ۱۶٫۵ ولتا درون نظر گرفته شده هست و درون شرایط تابشی و عملی این ولتاژ درون حدود ۱۲ ولت تنظیم مـی شود.

همانطور کـه در قبل هم ذکر شد ، سلول های خورشیدی ساختار پایـه اصلی یک پنل خورشیدی یـا ماژول فتوولتائیک هستند و یکی از مزایـای بزرگ ساخت پنل خورشیدی این هست که آن ها مـی توانند ولتاژ دقیق و الزامات فعلی مورد نیـاز به منظور هر پروژه خاصی را با نوع و کمـیت سلول های فتوولتائیک تنظیم کنند. سلول های فتوولتائیک مـی توانند بـه صورت موازی بـه منظور دستیـابی بـه جریـان مورد نظر و به صورت سری بـه منظور تامـین ولتاژ مورد نظر درون یک پوشش شیشـه ای قرار داده شوند و به طور انحصاری به منظور محافظت درون مقابل خوردگی ، رطوبت ، آلودگی و هوای محیط نگهداری شوند.

پنل خورشیدی و استراکچر آن با قابلیت ردیـاب خورشیدی

پنل فتوولتائیک مـی تواند بـه صورت جداگانـه یـا بـه صورت موازی با دیگر پانل ها و ماژول های خورشیدی بـه منظور ایجاد یک آرایـه خورشیدی بزرگ با خروجی جریـان و ولتاژ بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. این آرایـه ها مـی توانند بـه صورت پنل سقفی ، بر روی سقف ساختمان یـا دیوارها تنظیم شود و اغلب مـی تواند انرژی خورشیدی را مستقیما بـه یک ساختمان تغذیـه کند. با آخرین فن آوری PV ، سلول ها نیز مـی توانند بـه کاشی های و نمای ساختمان ها اسپری شوند ( BIPV ). آرایـه های PV خورشیدی مـی توانند با هم ترکیب شوند که تا سطوح بالاتری از قدرت ( نیروگاه مگاواتی خورشیدی ) را فراهم کنند.

برداشت و ترجمـه از : ساخت پنل های خورشیدی Alternative Energy Tutorials , Home Power

تحریریـه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”




[پنل خورشیدی | صفحه خورشیدی | پنل فتوولتائیک - بیلدینگ پلاس ساخت پنل های خورشیدی]

نویسنده و منبع | تاریخ انتشار: Mon, 13 Aug 2018 14:14:00 +0000