پنل خورشیدی

پنل خورشیدی دستگاهی است که نور خورشید را که از ذرات انرژی به نام “فوتون” تشکیل شده است، به برق تبدیل می کند. پنل های خورشیدی را می توان برای طیف گسترده ای از کاربردها از جمله تامین لنرژی مکان های دور از شبکه برق، تجهیزات مخابراتی، سنجش از دور و البته برای تولید برق توسط سیستم های برق خورشیدی مسکونی و تجاری استفاده کرد.

تاریخچه پنل های خورشیدی

توسعه انرژی خورشیدی به بیش از 100 سال قبل باز می گردد. در روزهای اول، انرژی خورشیدی عمدتاً برای تولید بخار مورد استفاده قرار می گرفت تا برای تامین انرژی ماشین آلات استفاده شود. اما زمانی که ادموند بکرل “اثر فتوولتائیک” را کشف کرد، امکان تولید انرژی الکتریکی توسط نور خورشید را فراهم کرد. سپس کشف بکرل در سال 1893 توسط چارلز فریتز منجر به اختراع اولین سلول خورشیدی واقعی شد که از پوشش ورقه های سلنیوم با لایه نازکی از طلا تشکیل شد. این تلاش ها ادامه داشت تا اینکه دستگاهی که امروزه به عنوان پنل خورشیدی می شناسیم، بوجود آمد.

راسل اوهل (Russel Ohl)، مخترع آمریکایی، اولین سلول خورشیدی سیلیکونی جهان را در سال 1941 به ثبت رساند. اختراع اوهل منجر به تولید اولین پنل خورشیدی در سال 1954 شد. پنل های خورشیدی اولین استفاده اصلی خود را در ماهواره های فضایی پیدا کردند. برای اکثر مردم، اولین پنل خورشیدی در زندگی آنها احتمالاً در ماشین حساب جدید آنها تعبیه شده است که در دهه 1970 این استفاده گسترش یافت.

امروزه پنل های خورشیدی و سیستم های کامل پنل خورشیدی برای تامین انرژی طیف گسترده ای از کاربردها استفاده می شود. بله، پنل های خورشیدی به شکل سلول های خورشیدی همچنان در ماشین حساب ها استفاده می شوند. همچنین این پنل های خورشیدی برای تامین انرژی مورد نیاز کل خانه های مسکونی و ساختمان های تجاری، مانند دفتر مرکزی گوگل در کالیفرنیا، استفاده می شوند.

پنل های خورشیدی چگونه کار می کنند؟

پنل‌های خورشیدی انرژی تجدیدپذیر و پاک را به شکل نور خورشید جمع‌آوری می‌کنند و آن نور را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند که می‌تواند برای تامین انرژی بارهای الکتریکی استفاده شود. پنل های خورشیدی از چندین سلول خورشیدی منفرد تشکیل شده اند که خود از لایه های سیلیکون، فسفر (که بار منفی را تامین می کند) و بور (که بار مثبت را تامین می کند) تشکیل شده اند. پنل‌های خورشیدی فوتون‌ها را جذب می‌کنند و با این کار جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند.

انرژی حاصل از برخورد فوتون‌ها به سطح پانل خورشیدی به الکترون‌ها اجازه می‌دهد تا از مدارهای اتمی خود خارج شوند و در میدان الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی آزاد شوند که سپس این الکترون‌های آزاد را به جریان جهت‌دار می‌کشند. کل این فرآیند به عنوان اثر فتوولتائیک شناخته می شود. یک خانه معمولی دارای مساحت سقف کافی برای تعداد پنل های خورشیدی لازم برای تولید برق خورشیدی کافی برای تامین تمام نیازهای برق خود است و مازاد برق تولید شده به شبکه اصلی برق منتقل می شود.

در یک سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه، پنل های خورشیدی متصل به هم در طول روز برق تولید می‌کنند و با ذخیره سازی آن امکان استفاده در شب فراهم می باشد. صاحبان ژنراتورهای خورشیدی در صورتی که سیستم آنها انرژی بیشتری از آنچه در خانه مصرف می شود، تولید کنند، بابت انرژی تولید شده دستمزد دریافت خواهند کرد. در کاربردهای خورشیدی خارج از شبکه، یک بانک باتری، کنترل کننده شارژ و در بیشتر موارد، یک اینورتر از اجزای ضروری هستند.

پنل های خورشیدی جریان مستقیم (DC) الکتریسیته را از طریق شارژ کنترلر به بانک باتری می فرستد. سپس برق از بانک باتری به اینورتر کشیده می شود که جریان DC را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند که می تواند برای وسایل غیر DC استفاده شود. با کمک یک اینورتر، آرایه‌های پنل خورشیدی را می‌توان به گونه‌ای اندازه‌گیری کرد که بیشترین نیازهای بار الکتریکی را برآورده کند. جریان AC را می توان برای تامین انرژی در خانه ها یا ساختمان های تجاری، وسایل نقلیه تفریحی و قایق ها، کلبه ها یا خانه ها، کنترل های ترافیکی از راه دور، تجهیزات مخابراتی، نفت و بسیاری موارد دیگر استفاده نمود.

مزایای پنل های خورشیدی

استفاده از پنل‌های خورشیدی یک روش بسیار کاربردی برای تولید برق برای بسیاری از کاربردها است. استفاده از پنل های خورشیدی برای کسانی که به شبکه برق دسترسی ندارند بسیار مناسب و کاربردی می باشد. خانه ها و مکان های دور از شبکه برق به خوبی از سیستم های انرژی خورشیدی بهره می برند. دیگر نیازی به پرداخت هزینه های هنگفت برای نصب تیرهای برق و کابل کشی از نزدیکترین نقطه دسترسی به شبکه اصلی نیست. یک سیستم الکتریکی خورشیدی به طور بالقوه ارزان‌تر است و اگر به درستی نگهداری شود، می‌تواند تا چند دهه انرژی لازم را تامین کند.

علاوه بر این واقعیت که پنل‌های خورشیدی زندگی دور از شبکه برق را ممکن می‌سازند، اما بزرگترین مزیتی که برای استفاده از انرژی خورشیدی می توان ذکر کرد این است که هم یک منبع انرژی پاک و هم تجدیدپذیر است. با ظهور تغییرات اقلیمی جهانی این مزیت مهم‌تر شده است که ما هر کاری که می‌توانیم برای کاهش فشار ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای بر جو زمین انجام دهیم. پنل های خورشیدی فاقد قطعات متحرک هستند و نیاز به نگهداری کمی دارند. این پنل ها در صورت نگهداری و استفاده صحیح می توانند تا چند دهه به تامین انرژی بپردازند و عملکرد مناسب داشته باشند.

از مزایای دیگری که استفاده از پنل‌های خورشیدی در پی دارد می توان به حذف هزینه انرژی برق اشاره نمود. سیستم های برق خورشیدی پس از مدتی هزینه های انجام شده برای نصب و راه اندازی این سیستم ها را جبران می نمایند و مابقی سال های استفاده از این سیستم برای شما رایگان خواهد بود. همچنین برای سیستم های برق خورشیدی متصل به شبکه شما می توانید با فروش انرژی الکتریکی مازاد تولید شده توسط این سیستم ها را به شرکت برق بفروشید و کسب درآمد نمایید. از این بهتر چه چیزی می خواهید؟!

استفاده از پنل های خورشیدی کاربردها و مزایای بسیاری دارد و استفاده از آن ها برای تامین انرژی برق روز به روز در حال گسترش است و این مساله برای کره زمین نیز بسیار مفید می باشد.