فناوری تولید انرژی خورشیدی

فناوری تولید انرژی خورشیدی جهت تبدیل به انرژی گرمایی و الکتریکی به سه دسته­ی زیر تقسیم می­شوند.

• سلول­های فوتوولتائیک:

سلول­های فوتوولتائیک نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می­کنند. این سلول­ها شامل دو تکه سلیکون، یک تکه نیم رسانای نوع N و یک تکه نیم رسانای نوع P هستند که زیر یک لایه شیشه قرار گرفته اند. با تابش نور خورشید فوتون­ها به  اتم­های نیم رسانا برخورد کرده و الکترون­ها از جای خود بیرون رانده می­شوند. جدا شدن الکترون‌ها، اتم‌هایی با بار مثبت باقی می‌گذارد. این اتم‌ها الکترون‌های آزاد در سیلیکون را جذب می‌کنند. اگر یک پیوند n-p در سیلیکون تشکیل شود، این حرکت تصادفی می‌تواند به یک جریان از الکترون‌ها تبدیل شود. الکترون‌های جدا شده بوسیله فوتون‌ها در نزدیکی پیوند n-p به سمت ناحیه p پیوندگاه جذب می‌شوند، که نتیجه آن، بوجود آمدن یک جریان در حضور نور است.

شکل ‏1‑1: تبدیل انرژی نور خورشید به انرژی الکتریکی.
آینده سازان سیاره سبز تجهیزات خورشیدی پنل های خورشیدی پنل خورشیدی اینورتر خورشیدی اینورترهای خورشیدی استراکچر خورشیدی استراکچرهای خورشیدی با برند های یینگلی ینگلی Yingli و گرووات گروات Growatt و مشاوره، طراحی و اجرای نیروگاه های خورشیدی و سامانه های خورشیدی و مشاوره سرمایه گذاری نیرو گاه های خورشیدی و سامانه های خورشیدی انرژی خورشیدی انرژی تجدید پذیر انرژی پاک پنل های خورشیدی مونو کریستال پنل های خورشیدی پلی کریستال پنل های خورشیدی سری استاندارد یینگلی ینگلی پنل های خورشیدی پاندا یینگلی ینگلی پنل های خورشیدی اینورتر های سنترال گرووات گروات اینورتر های استرینگ گرووات گروات سیستم های ذخیره سازی گرووات گروات سیستم های مانیتورینگ گرووات گروات نیروگاه خورشیدی کرمان نیروگاه خورشیدی سمنان نیروگاه خورشیدی خراسان نیروگاه خورشیدی لرستان نیروگاه خورشیدی فارس نیروگاه خورشیدی خوزستان نیروگاه خورشیدی بوشهر نیروگاه خورشیدی راورکرمان نیروگاه خورشیدی سن سن< ” ; h1 style = ” color : #ffffff>

مقدار جریان (بر حسب آمپر) مستقیماً متناسب با شدت نور است. سلول های خورشیدی بر اساس کیفیت ساخت، روش لایه نشانی و نوع ماده به کاربرده شده شامل انواع مختلفی می‌باشد. تا به امروزه محققین دانشگاهی در حوزه‌ی سلول‌های خورشیدی رنج وسیعی از سلول‌های فتوولتائیک را معرفی کرده اند که موارد کثیری از آنها تا سطح تجاری سازی پیش نرفته اند و بیان همگی آنها و فناوری ساخت مربوطه خارج از طاقت این گزارش است. به طور کلی رایجترین مدل‌های به کار رفته در حوزه‌ی صنعت، مخصوصا صنعت کشور را به صورت زیر دسته بندی کرد:

• سلول‌های سیلیکونی مونوکریستال: این سلول‌ها از پربازده‌ترین سلول‌های خورشیدی‌ هستند و می توانند تا سقف 15 درصد تابش خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. این سلول‌ها برپایه‌ی تک کریستال‌های سیلندر شکل سیلیکون ساخته می‌شوند.
• سلول‌های سیلیکونی پلی کریستال: در این سلول ها کریستال های سیلیکون با آرایشی نامنظم لایه نشانی می‌شوند و بازدهی آنها حدود 12 درصد است. این سلول‌ها نسبت به دسته‌ی اول ارزان‌تر می‌باشند.
• سلول‌های سیلیکونی Thick-film: این سلول‌ها به عبارتی نوعی سلول چند کریستالی هستند، که همچون مورد دوم کرسیتال‌های سیلیکون ساختاری نامنظم دارند. فناوری ساخت آن با سلول‌های پلی کریستالی متفاوت است. اما می‌توان آنها را از نظر عملکرد در یک رنج کاری قرار‌داد.
• سلول‌های سیلیکونی بی‌شکل(Amorphous): فناوری ساخت این سلول‌ها برخلاف موارد ذکر شده بر اساس لایه نشانی کردن کریستال‌های سیلیکون روی یک سطح پایه نیست بلکه فرآیند ساخت آن شامل تزریق سیلیکون به صورت همگن و درلایه های نازک روی سطح پایه است. از مزایای آن می‌توان به قابلیت ساخت پنل‌های منحنی و انعطاف پذیر، قیمت و فناوری ساخت پایین‌تر اشاره کرد. بازدهی این سلول‌ها حدود 6 درصد است.
• سلول‌های غیر سیلیکونی: سلول‌هایی که مبتنی بر ترکیباتی چون مس ایندیوم(CSI) و کادمیم تلوراید(CdTe) عملکرد مناسبی را در مقایسه با سلول‌های کریستالی سیلیکونی از خود نشان می‌دهند. با وجود فرایند تولید ساده‌تر به دلیل وجود عناصر سمی توسعه‌ی آنها با محدودیت هایی مواجه بوده است. بازدهی سلول‌های CSI حدود 12 درصد و CdTe حدود 9 درصد است.

به طور خلاصه می‌توان سلول‌های خورشیدی را به یک منبع جریان تشبیه کرد که شدت جریان آن به شدت نور وابسته است. البته لازم به ذکر است که عملکرد سلول فتوولتائیک به پارامترهای محیطی دیگری چون دما وابسته است، به طوری که افزایش دما می‌تواند بازدهی سلول را کاهش دهد. در همین راستا جریان تولیدی بسیار متغیر است  و به صورت مستقیم قابل مصرف توسط مصرف کننده نیست، به همین دلیل لازم است که از خازن در خروجی پنل استفاده شود. همین طور در سیستم های جدا از شبکه جهت حفظ پیوستگی تامین بار مصرف کننده از سیستم ذخیره کننده همچون باتری بهره‌ می‌گیرند تا شب هنگام و یا زمانی که هوا ابری است، توان بار را تامین شود.

2- سیستم­های تولید توان متمرکز:

الف) سیستم­های توان متمرکز خطی: در این سیستم جمع کننده­ها به وسیله­ی آینه­های بزرگی که نور خورشید را منعکس کرده و بر روی دریافت کننده خطی متمرکز می­کنند، انرژی خورشید را دریافت می­کنند. دریافت کننده­ها شامل یک سیال که با نور خورشید گرم می­شود و سپس بخار خیلی گرمی تولید می­کند این بخار توربینی را به حرکت در می­آورد که برای تولید الکتریسیته یک ژنراتور را به راه می­اندازد. در روشی دیگر بخار می­تواند به طور مستقیم در میدان خورشیدی تولید شود که هزینه مربوط به مبدل­های حرارتی را از بین می­برد. شکل زیر شماتیک یک سیستم­ تولید برق متمرکز خطی را نشان می­دهد.

شکل ‏1‑2:  نیروگاه توان متمرکز خطی که جمع کننده با عبور جمع کننده­ها از میان صفحات سهمی شکل.

ب) سیستم­های توان خورشیدی متمرکز موتور/ دیش: این سیستم یک تکنولوژی توان خورشیدی متمرکز است که نسبت به سایر روش­های توان خورشیدی متمرکز الکتریسیته­ی کمتری به عنوان نمونه در حد 3 تا 25 کیلووات تولید می­کند. در این سیستم از یک دیش سهموی متشکل از آینه­ برای هدایت و تمرکز نور خورشید ب روی یک موتور مرکزی که الکتریسیته تولید می­کند استفاده می­شود.

شکل ‏1‑3: نیروگاه توان موتور/ دیش.

ج) سیستم­های برج نیرو: در این سیستم آینه­های تخت و بسیار زیادی که به هیلیوستیتس معروفند نور خورشید را بر روی یک دریافت کننده بر روی یک برج متمرکز می­کنند. در دریافت کننده یک سیال هادی گرما برای تولید بخار استفاده می­شود. در بعضی از برج­های نیر از آب و بخار به عنوان سیال استفاده می­شود. شکل زیر یک نیروگاه برج نیرو را نشان می­دهد.

شکل ‏1‑4: نیروگاه توان برج نیرو.

3- سیستم­های ذخیره­ی گرمایی: در این سیستم پرتوهای خورشید به سمت دریافت کننده­ای منعکس می­شود که گرما تولید می­کند. اگر دریافت کننده حاوی نفت یا نمک مذاب به عنوان هادی گرمایی باشد، انرژی گرمایی می­تواند برای استفاده­های بعدی ذخیره گردد. از سال 1985 چندین نوع تکنولوژی ذخیره انرژی گرمایی تست شده است که شامل دو مخزن مستقیم، دو مخزن غیر مستقیم و یک مخزن ترموکلین می­باشند.