با توجه به محبوبیت روزافزون انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی علاوه بر تامین برق خانگی، تبدیل به یک موضوع مهم و گزینه‌ای جهت سرمایه‌گذاری شده است. اگرچه چگونگی دریافت و استفاده از انرژی خورشید روش‌های متفاوتی دارد، اما یکی از رایج‌ترین این روش‌ها استفاده از پنل خورشیدی (یا فتوولتاییک، PV) می‌باشد.

اما این مکانیزم، چگونه نور خورشید را به برق تبدیل میکند و برای اهداف خانگی، صنعتی، نیروگاهی و … در دسترس است؟

پنل خورشیدی چیست؟

یک نیمه هادی (به طور معمول سیلیکون) زیر یک شیشه غیرانعکاسی نصب شدهاست تا از انرژی دریافتی از فوتون‌های نور خورشید برق DC را تولید کند. پنل‌های خورشیدی به طور معمول در پشت بام‌ها یا جایی که میتوانند نور خورشید را تا حد امکان دریافت کنند، نصب میشوند.

پنل‌های خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی مانند سیلیکون ساخته می‌شوند که وظیفه آنها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی است. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (Solar Cell) یک ماژول خورشیدی (Solar Module) ساخته می‌شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (Solar Module) در کنار هم یک پنل خورشیدی (Solar Panel) ساخته می‌شود. عموماً در مصارف بزرگ ردیف‌های زیادی از پنل خورشیدی (Solar Panel) درکنار هم قرار می‌گیرند و یک آرایه خورشیدی (Solar Array) را تشکیل می‌دهند. اما از نظر عملکرد و نوع کارکرد تفاوتی ندارند.

پنلهای خورشیدی از نظر تکنولوژی و فنآوری به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:

• فن آوریهای نسل اول: پنلهای خورشیدی سیلیکونی

          – پنلهای خورشیدی مونو کریستال

          – پنلهای خورشیدی پلی کریستال

• فن آوریهای نسل دوم: پنلهای خورشیدی فیلم نازک (Thin-Film)

چگونگی عملکرد پنلهای خورشیدی

بدیهی است که هرچه تعداد پنلها بیشتر باشد، انرژی تولیدی بیشتری را می‌توان انتظار داشت، به همین دلیل اندازه پنل از اهمیت زیادی برخوردار است.

اولین نکته‌ای که باید به آن توجه داشت این است که پنل ها متکی به نور خورشید هستند، نه گرما. در واقع، اکثر پنل های خورشیدی در شرایط بسیار گرم کارایی کمتری دارند.

هنگامی که فوتون از نور خورشید به سلول سیلیکونی در پنل خورشیدی برخورد می‌کند، الکترونها آزاد می‌شوند. الکترون های آزاد حرکت می‌کنند و تولید انرژی می‌کنند. برق DC تولید شده از پنل ها برای تبدیل شدن به برق AC وارد اینورتر خورشیدی می‌شوند تا با ولتاژ مناسب به شبکه یا برق مصرفی تزریق شوند.

ویژگی‌های مهم پنل‌های خورشیدی

مقدار انرژی خورشیدی که یک پنل خورشیدی تولید می‌کند به سه عامل مهم بستگی دارد: اندازه پنل، کارایی سلولهای خورشیدی در داخل پنل و میزان نور خورشید که پنل دریافت می‌کند.

امروزه اکثر پنلهای خورشیدی حدود 5 و نیم فوت ارتفاع و کمی بیش از 3 فوت عرض دارند. راندمان سلولهای خورشیدی در داخل پنل مربوط به مقدار انرژی موجود در خورشید است که به برق تبدیل می‌شود. به طور متوسط، یک پنل خورشیدی دارای راندمان 17٪ است که به این معنی است که 17٪ انرژی دریافتی از نور خورشید در یک مساحت مشخص را به برق تبدیل می‌کند.

از ترکیب کارایی سلولها با اندازه پنل، یک عدد به نام “توان تولید” به دست می آید. در صنایع خورشیدی، می‌گویند “این پنل قادر به تولید X وات انرژی است”.

در سال ۲۰۱۸  یک پنل خورشیدی معمولی برای مثال حدود 320 وات انرژی تولید می‌کند. اما پنلها در رتبه بندیهای مختلف توانایی قرار می‌گیرند. همچنین پیدا کردن پنلی که دقیقا 320 وات تولید می‌کند، نادر است. به طور کلی اینکه هر پنل چه مقدار انرژی تولید می‌کند اهمیت کمتری نسبت به کارکرد خوب کل آرایه دارد.