مقدمه

سیستم فتوولتاييک به سيستمی گفته می شود كه انرژی خورشيد را مستقيماً به انرژی الكتريكی تبديل كرده جوابگوی بخش وسيعی از نياز جامعه به انرژی می باشد. در اين سيستم بدون استفاده از فرايند ترموديناميک يا سيال عامل، انرژی تشعشعی فوتونهای نور خورشيد با راندمان 5 تا 25 درصد، مستقيماً به انرژی الكتريكی تبديل می شود.

سيستم فتوولتاييک به دليل مزايايی مانند كوتاه بودن زمان طراحي و نصب سيستم، بی صدا بودن فرايند تبديل انرژي، عمر زياد و نياز به نگهداری اندک به دليل نداشتن اجزاء متحرك، حمل و نقل آسان به دليل سبك بودن اجزاء و همچنين عدم توليد آلودگی های زيست محيطی، در حال گسترش و پيشرفت شتابان است.

ولی نسبت به ساير منابع توليد انرژی دارای قيمت نسبتاً بالايی مي باشد. لذا استفاده بهينه و جذب و تبديل حداكثر مقدار انرژي دريافتي خورشيدي ممكن بسيارضروري است. بدين منظور لازم است تا عوامل مؤثر بر راندمان سيستم های فتوولتاييک مشخص گردند و شرايط لازم براي استفاده بهينه از آنها معرفي شوند.

راندمان انواع سيستم های فتوولتاييک

سيستم های متداول فتوولتاييک دارای انواع مختلف مونوكريستالين سيليكون، پلی كريستالين سيليكون و فيلمهای نازك سيليكون ( سيليكون بدون شكل ) می باشند. يك نمونه سلول كريستالين ممكن است ابعادی در حدود ۱۰۰ در ۱۰۰ میلی متر داشته باشد. در جدول زير مقدار راندمان اين سيستم ها نشان داده شده است.

جدول ۱: بازدهی انواع سیستم های فتوولتاييک

نوع	مقدار توليد تقريبی سلول (%)	مقدار توليد و بازدهی تقريبی يك مدول (%)
1- مونوكريستالين سيليكون	17 – 13	12  –  15
2- پلي كريستالين سيليكون	15 – 12	14  – 11
3- فيلم نازك سيليكون (سيليكون بدون شكل) (TFS)	5	9/4 – 5/4

*ميزان بازدهی در شرايط استاندارد آزمايشگاهی ( STC) تعيين شده است.

از لحاظ تئوری بازدهی سيستم های سيليكوني در حدود 30 % مي باشد كه اين ميزان رو به افزايش است. سلولهای كريستالين سيليكون شامل دو نوع سيليكون p , n و اتصالات الكتريكي مي باشند.سلولهايی كه داراي ولتاژ كمتري هستند، به صورت سري به هم متصل شده اند. تا مدولي با ولتاژ بيشتر را به وجود آورند. اين مدولها همانند يك ساندويچ ( بصورت ورقه هايي كه لايه لايه بوده و رويهم گذاشته شده اند )، ساخته مي شوند و دارای لايه پشتی و يك لايه پوششی از فلزات نيمه صيقلی است.

راندمان سلول های فتوولتائیک: میزان توان الکتریکی در تابش 1000 وات

عوامل تاثیر گذار بر راندمان سیستم های خورشیدی

میزان تابش خورشید:

هر چه شدت تابش خورشید بر سطح پنل های خورشیدی بیشتر باشد، کارایی و بازده کلی سیستم را افزایش می دهد و موجب بهبود تولید برق می شود.

میزان دما:

هر چقدر دمای محیط سلول ها زیاد باشد، میزان رسانایی کریستال های آن کم شده و از راندمان آن تا حدود ۲۵ درصد کم می شود.

این شرایط نیاز به مراعات نکات ضریفی حین انتخاب و نصب پنل ها می گردد. پس دما بر روی سلول های خورشیدی تاثیر منفی می گذارد.

با درک این مسئله که خنک نگه داشتن پنل ها چه تأثیر قابل ملاحظه ای در کارآیی آن ها دارد، بهتر است در موقع نصب و طراحی محل استقرار پنل ها، تا حد امکان تمهیداتی را پیش بینی کنید که جریان آزاد هوا از زیر و روی آنها عبور نماید. اگر هدفتان نصب پنل ها بر روی بام یا شیروانی است حتما یک باد خور ۷ الی ۱۰ سانتیمتری را بین سطح شیروانی یا بام و بدنۀ پنل ها در نظر داشته باشید.

البته به جای خوابانیدن مستقیم پنل ها بر روی شیروانی یا بام می توان آن ها را ابتدا بر روی یک قاب یا پایه سوار کرد که در این صورت هدف مزبور یعنی فاصله دهی و جریان پیدا کردن هوا، به صورت خودکار تأمین می شود.

در مواردی که قرار است پنل ها بر روی شیروانی نصب گردند و در صورتی که میانگین سالیانۀ دمای هوای محل در حدود ۲۵ درجۀ سانتیگراد و بیشتر است، برای یافتن دمای واقعی پنل ها، عدد مزبور را در ۱/۴ ضرب کرده و اگر قرار است پنل ها، بر روی یک دیرک مستقر شوند، برای یافتن دمای واقعی، دمای محل را در عدد ۱/۲ ضرب نمایید.

معمولاً در دفترچۀ راهنما یا بروشور پنل ها به جدول یا نموداری اشاره می شود که تأثیر دما بر روی توان نامی آن ها را معین می سازد. در این صورت و با توجه به افتی که از این بابت در سیستم ایجاد می شود، باید اندکی وات اضافه را برای آثار و تبعات ناشی از افزایش دما، پیش بینی کرد.

وزش باد:

در مورد تاثیر باد هم باید اذعان داشت برای اجتناب از اثر سایه روی کارایی و عمر پنل ها سعی بر این است که مکان پنل ها در فضا های باز بدون سایه انتخاب شود.

از طرفی نصب پنل در کنار توربین های بادی جهت افزایش کارایی و استفاده از انرژی پاک در محیط های باد خیز باعث می شود که تاثیر باد بر روی پنل ها زیاد باشد و اهمیت پرداختن به آن را بیشتر می کند.

یکی از راه هایی که برای حل مساله ی باد و دما ، کارایی نسبتا خوبی دارد، ایجاد فضا های خالی بین پنل هاست که باعث کاهش اثر باد و کمک در خنک شدن سطح پنل می کند. از جمله کار های دیگر می توان در انتخاب پنل و استراکچر اشاره کرد.

میزان گرد و غبار محیط:

هر چقدر میزان گرد و غبار محیط زیاد تر باشد، شفافیت سلول ها و میزان نور دریافتی آنها کاهش می یابد.

به همین دلیل پاکیزگی سطح سلول های خورشیدی موضوعی بسیار مهم است که باید به آن توجه کرد.

ارتفاع نصب پنل ها:

هرچقدر ارتفاع پنل ها بیشتر باشد، ضخامت جو کاهش می یابد و در اینصورت میزان جذب نور توسط سلول ها راحت تر و بهتر خواهد بود.

همچنین ارتفاع سلول های خورشیدی از سطح زمین هم اهمیت زیادی دارد؛ برای مثال اگر ارتفاع سلول های خورشیدی از سطح زمین کم باشد، در زمان بارش باران قطراتی که به زمین خورده و به سمت سطح پنل های خورشیدی برمیگردند، باعث کثیف شدن سطح سلول می شوند.

استراکچر:

استراکچر در بازده و راندمان پنل بسیار اهمیت دارد که کمتر کسی به این موضوع می پردازد.

استراکچر در سیستم اگر اصولی نباشد، بعد از چند سال تغییر جهت داده و راندمان پنل را کاهش می دهد، به این دلیل که استراکچر اگر تغییر جهت بدهد، پنل های خورشیدی از حالت استاندارد خارج شده و به صورت عمود بر نور خورشیدی نمی باشند و حداکثر توان تولید برق را از دست می دهند.

میزان رطوبت:

هرچقدر میزان رطوبت منطقه بیشتر باشد، میزان جذب نور توسط پنل های خورشیدی کاهش می یابد، پس از راندمان کلی سیستم کاسته خواهد شد.

برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.