آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که نور خورشید چگونه می‌تواند برق خانه شما را تأمین کند؟ بله، این معجزه‌ای است که پنلهای خورشیدی انجام می‌دهند! در دنیای پرشتاب امروز، جستجو برای منابع انرژی پایدار و سبز به یک ضرورت تبدیل شده است و این پنل‌ها به عنوان قهرمانان این داستان درخشیده‌اند. اما این قهرمانان از چه موادی ساخته شده‌اند؟
تصور کنید که هر پنل یک پازل پیچیده است که از اجزای مختلف تشکیل شده و هر یک نقش خاص خود را ایفا میکند. از سلولهای خورشیدی که نور را به انرژی تبدیل می‌کنند تا شیشه‌ای که همچون سپری از آنها محافظت میکند، هر جزء داستانی برای گفتن دارد. اگر برای شما هم این سوال بوجود آمده است که پنل خورشیدی از چه اجزایی تشکیل شده است، در این مقاله به دنیای شگفت‌انگیز این ابزار تولید انرژی سفر خواهیم کرد و با هم به بررسی اجزای اصلی آن خواهیم پرداخت. پس آماده‌اید تا با اجزای تشکیل دهنده پنل خورشیدی، این فناوری جذاب و دوستدار طبیعت، آشنا شوید و رازهای نهفته در دل این اختراع شگفت‌انگیز را کشف کنید؟ بیایید شروع کنیم!
۱. سلولهای خورشیدی (Photovoltaic Cells)
سلولهای خورشیدی، اصلی‌ترین جزء پنل خورشیدی هستند که انرژی نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند. این سلولها معمولاً از سیلیکون ساخته میشوند که به دلیل خواص نیمه‌رسانایی‌اش، به طور گسترده‌ای در صنعت انرژی خورشیدی استفاده میشود. ویفر سیلیکونی به دو نوع مونوکریستال و پلی‌کریستال تقسیم میشود. سلولهای مونوکریستالی دارای کارایی بالاتری هستند اما هزینه بیشتری دارند. از طرف دیگر، سلولهای پلی‌کریستالی ارزانتر هستند اما کارایی کمتری دارند. عملکرد سلولها به شدت تحت تأثیر شدت تابش نور خورشید، دما و شرایط جوی قرار دارد. به همین دلیل، انتخاب نوع مناسب سلول خورشیدی بر اساس نیاز و شرایط محلی بسیار مهم است.
بیشتر بخوانید: سلول خورشیدی چیست؟
۲. ریبون و باسبار
ریبون و باسبار دو عنصر اساسی در طراحی و ساخت پنلهای خورشیدی هستند که نقش مهمی در انتقال انرژی الکتریکی ایفا می‌کنند. باسبارها، نوارهای باریک فلزی از جنس نقره هستند که بر روی سطح سلولهای خورشیدی به اصلاح چاپ میشوند و وظیفه جمع‌آوری جریان تولید شده توسط این سلولها را دارند. این نوارها معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته میشوند و به دلیل رسانایی بالا، توانایی انتقال برق را به‌طور مؤثر دارند.
ریبونها نیز به عنوان رساناهای اصلی در پنل عمل می‌کنند و روی باسبارها لحیم می شوند. این جزء تشکیلدهنده پنل، جریان برق را از باسبارها به جانکشن باکس منتقل می‌کنند. طراحی ریبونها باید به گونه‌ای باشد که کمترین سایه را بر روی سلولهای خورشیدی ایجاد کند، زیرا سایه می‌تواند کارایی پنل را کاهش دهد.
به طور کلی، انتخاب مواد مناسب و طراحی بهینه ریبون و باسبارها تأثیر زیادی بر عملکرد کلی پنل‌ها دارد. با بهبود این اجزا، می‌توان کارایی و عمر مفید سیستم‌های انرژی خورشیدی را افزایش داد و در نتیجه بهره‌وری بیشتری از انرژی تجدیدپذیر حاصل کرد.
۳. شیشه محافظ (Glass Cover)
شیشه محافظ، لایه‌ای است که بر روی سلولهای خورشیدی قرار می‌گیرد و از آنها در برابر عوامل محیطی مانند باران، برف و گرد و غبار محافظت میکند. این شیشه معمولاً از نوع شیشه‌های حرارت‌دیده و مقاوم به ضربه است تا بتواند در برابر شرایط سخت جوی مقاومت کند. شیشه باید به اندازهای شفاف باشد تا حداکثر نور خورشید به سلولها برسد و همچنین باید خاصیت ضد انعکاسی داشته باشد تا از اتلاف نور جلوگیری کند. انتخاب ضخامت مناسب و کیفیت ساخت شیشه تأثیر زیادی بر کارایی و طول عمر پنل خورشیدی دارد.
۴. لایه Encapsulant
لایه Encapsulant یکی از اجزای کلیدی در ساخت پنل های خورشیدی است که نقش حیاتی در حفاظت و کارایی این سیستم‌ها ایفا میکند. این لایه معمولاً از مواد پلیمری مانند EVA (Ethylene Vinyl Acetate) ساخته میشود و به عنوان یک محافظ عمل میکند تا سلولهای خورشیدی را از آسیب‌های محیطی، رطوبت و گرد و غبار محافظت نماید.
وظیفه اصلی لایه Encapsulant در پنل فتوولتائیک براساس خاصیت چسبندگی آن است. این لایه به خوبی با شیشه محافظ و فریم و سلول های فتوولتائیک پنل ترکیب میشود و یک ساختار یکپارچه و مقاوم ایجاد مینماید. این یکپارچگی به پنل کمک میکند تا در برابر شرایط جوی سخت، از جمله طوفان، باران و برف، مقاومت کند. وظیفه دیگر لایه Encapsulant، ایجاد یک محیط امن برای سلولهای خورشیدی است. این لایه به خوبی نور خورشید را عبور می‌دهد و در عین حال از نفوذ آب و سایر آلاینده‌ها جلوگیری میکند. این امر به افزایش عمر مفید پنل و حفظ کارایی آن در طول زمان کمک میکند.
۵. فریم (Frame)
فریم پنل خورشیدی معمولاً از آلومینیوم ساخته میشود و به عنوان یک ساختار حمایتی عمل میکند. وجود فریم به نصب آسان پنل‌ها کمک کرده و آنها را در برابر باد و باران مقاوم می‌سازد. همچنین، فریم آندایز شده و با کیفیت به جلوگیری از آسیب دیدن سلولها در هنگام نصب و حمل و نقل کمک میکند. آلومینیوم به دلیل سبکی و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی، انتخاب مناسبی برای این بخش است. طراحی فریم باید به گونه‌ای باشد که بتواند وزن پنل و فشارهای محیطی را تحمل کند.
۶. چسب
چسب‌ها در ساختار پنلهای خورشیدی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند و به عنوان یکی از اجزای کلیدی در فرآیند تولید و مونتاژ این پنل‌ها شناخته میشوند. یکی از وظایف اصلی چسب، اتصال مؤثر بین اجزای مختلف پنل، از جمله سلولهای خورشیدی، شیشه محافظ و لایه‌های Encapsulate است. این اتصال نه تنها به استحکام ساختار کمک میکند، بلکه از نفوذ رطوبت و گرد و غبار به داخل پنل جلوگیری میکند. به عبارتی دیگر، چسب وظیفه اتصال پنل لمینیت شده به فریم آلومینیومی را بر عهده دارد و پنل را آببندی کرده و از نفوذ آلودگی و رطوبت به پنل جلوگیری میکند.
چسب‌های مورد استفاده در ساخت پنل خورشیدی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با شرایط جوی مختلف، از جمله دماهای بالا و پایین، و همچنین اشعه UV مقاوم باشند. این ویژگی‌ها به حفظ کیفیت و کارایی پنل در طول زمان کمک میکند.
۷. لایه پشتی (Backsheet)
لایه پشتی، جزء مهمی از اجزای تشکیل دهنده پنل خورشیدی است که در قسمت پشتی سلولها قرار می‌گیرد و به افزایش مقاومت و انسجام فیزیکی اجزای پنل و محافظت از آنها در برابر رطوبت و سایر عوامل محیطی کمک میکند. این لایه خود از چندین لایه تشکیل شده است و این لایه‌ها معمولاً از مواد پلیمری مختلف ساخته میشوند و باید خواص عایق الکتریکی و حرارتی خوبی داشته باشند. انتخاب مواد مناسب برای این لایه‌ها به طول عمر و کارایی پنل خورشیدی تأثیر می‌گذارد. صفحه داخلی Backsheet با رنگ روشن طراحی میشود تا با بازتاب نور به داخل پنل، به بهبود کارایی آن کمک کند. البته این جزء، در تولید پنلهای دوطرفه یا بایفیشیال حذف شده و به جای آن از شیشه برای عبور نور از صفحه پشتی پنل به داخل سلولها استفاده میشود.
۸. کابل‌ها و اتصالات (Wiring and Connectors)
کابل‌ها و اتصالات، اجزای مهمی هستند که انرژی تولید شده توسط سلولهای خورشیدی را به سیستم‌های الکتریکی منتقل می‌کنند. این کابل‌ها معمولاً از مس ساخته میشوند و باید دارای عایق‌های مقاوم در برابر UV و حرارت باشند. اتصالات باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند جریان الکتریکی را به طور مؤثر منتقل کنند و در عین حال از اتصالات کوتاه و ناپایدار جلوگیری کنند. کیفیت کابل‌ها و اتصالات، تأثیر مستقیم بر کارایی و ایمنی سیستم خورشیدی دارد.
۹. جانکشن باکس (Junction Box)
جانکشن باکس یکی از اجزای حیاتی در ساخت پنل های خورشیدی است که نقش مهمی در ایمنی و عملکرد سیستم‌های انرژی خورشیدی ایفا میکند. این جعبه معمولاً در پشت پنل قرار دارد و وظیفه اصلی آن جمع‌آوری و مدیریت جریان برق تولید شده توسط سلولهای خورشیدی است. با توجه به اینکه پنل‌ها در معرض شرایط جوی مختلف قرار دارند، جانکشن باکس باید به گونه‌ای طراحی شود که در برابر رطوبت، گرد و غبار و سایر عوامل محیطی مقاوم باشد. یکی از ویژگی‌های کلیدی جانکشن باکس، وجود اتصالات الکتریکی است که به انتقال جریان برق از سلولها به سیستم‌های خارجی کمک میکند. این اتصالات معمولاً شامل کانکتورهای مقاوم در برابر آب و هوا هستند که از نفوذ رطوبت جلوگیری کرده و ایمنی سیستم را تضمین می‌کنند. همچنین، جانکشن باکس معمولاً دارای فیوزها و دیودهای ضد بازگشت است که از آسیب به سلولها در صورت بروز مشکلات الکتریکی جلوگیری میکند.
۱۰. دیودهای بای‌پس (Bypass Diodes)
دیودهای بای‌پس، اجزای الکترونیکی هستند که در جانکشن باکس پنلهای خورشیدی به کار می‌روند تا از کاهش کارایی در صورت سایه‌افتادگی بر روی برخی از سلولها جلوگیری کنند. این دیودها به طور موازی با سلولها قرار می‌گیرند و در صورت بروز مشکل در یک سلول، جریان را به سلولهای سالم هدایت می‌کنند. این ویژگی باعث میشود که پنل‌ها در شرایط ناپایدار به طور مؤثر عمل کنند و از آسیب دیدن سلولها جلوگیری شود. طراحی و قرارگیری صحیح دیودهای بای‌پس می‌تواند به بهبود کارایی کلی پنل خورشیدی کمک کند.
بیشتر بخوانید: 20کاربرد جالب سلولهای خورشیدی (بخش دوم)