صفحات خورشیدی چیست؟

صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده اند که وظیفه آن ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد. این صفحات با نام فتوولتائیک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) از نظر تکنولوژی به 3 دسته تقسیم بندی می شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).

 

در ایران می‌توان از صفحات خورشیدی قابل نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد.البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق مورد نیاز یک واحد مسکونی و مخصوصا یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته مورد نیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد.از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.

از نظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلولو خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می شود که عموما در مصارف بزرگ ردیف های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می دهند.

این ایده گرچه ابتدا تا حد زیادی دور از دسترس به‌نظر می‌رسید، اما اکنون به واقعیت تبدیل شده تا آنجا که پیش‌بینی می‌شود در دهه آینده در بسیاری از کشورهای جهان نسل جدیدی از سیستم جاده و خیابان‌کشی تحت عنوان جاده‌های خورشیدی به کار گرفته شود که در آن صورت حتی تخمین زده می‌شود که تحولی بنیادین در طراحی و به‌کارگیری تابلوهای کنار جاده و سیستم‌های هشدار‌دهنده نیز ایجاد شود. جاده‌هایی که با تکیه بر این فناوری جدید ساخته می‌شوند، نه‌تنها خورشیدی بوده و انرژی تابشی خورشید را جذب می‌کنند، بلکه با تکیه بر سیستمی کاملا هوشمند نقش قابل توجهی در کمک به حفظ گونه‌های جانوری و محیط‌زیست زمین خواهند داشت.

 

در این راستا محققان دست به کار شده و برای تحقق این ایده و در عین حال تجاری‌سازی آن، وارد عمل شده‌اند. آنها طراحی صفحات خورشیدی مخصوصی را آغاز کرده‌اند که از قابلیت‌های گوناگونی برخوردار است. این صفحات ضمن آنکه باید از توان بالایی در تحمل فشار ناشی از حرکت خودروهای سبک و سنگین برخوردار باشند، باید حجم قابل توجهی از پرتوهای خورشیدی را جذب و به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. در حقیقت، این دو خصوصیت اصلی به‌عنوان خط‌مشی اصلی دانشمندان در این پروژه جدید دوستدار محیط‌زیست بوده است.

 

در فناوری نوینی که محققان این شرکت روی آن کار می‌کنند صفحات خورشیدی ویژه‌ای ساخته می‌شود که انرژی خورشیدی ذخیره شده در آن قابلیت تبدیل به انرژی الکتریکی و استفاده‌های تجاری و مسکونی را دارد. ترکیب این صفحات با ساختار سنتی آسفالت مهم‌ترین مانع جدی در برابر دانشمندان این پروژه بوده، اما نکته خیره‌کننده این است که محققان توانسته‌اند فناوری ال‌ای‌دی را نیز با این ایده درآمیخته و نسل کاملا جدیدی از جاده‌ها را ارائه کنند. صفحات خورشیدی که برای این منظور ساخته می‌شود، دربرگیرنده ال‌ای‌دی‌هایی هستند که همچون علائم هشداردهنده به کمک رانندگان می‌آیند.

این ال‌ای‌دی‌ها در شب هنگام از کارایی بیشتری برخوردار هستند و این زمانی است که با نمایش علائم هشداردهنده در کف جاده، راننده را از وضعیت پیش رو مطلع کرده و در عین حال ضریب خطاهای وی را با هشدارهای متناوبی که نمایش می‌دهد، به حداقل می‌رساند

استفاده ترکیبی از ال‌ای‌دی‌ها در این فناوری نوین به نوعی موجب رنگ‌آمیزی دیجیتال جاده‌ها نیز می‌شود و این امکان را برای کارشناسان فراهم می‌کند تا در هر نقطه‌ای که نیاز باشد، علائم هشداردهنده را به اطلاع رانندگان برسانند.

 

یکی دیگر از مزایای این فناوری نوین، توجه به حیات وحش اطراف جاده است. همه ساله شمار قابل توجهی از احشام وحشی در حالی که از جاده‌ها عبور می‌کنند، قربانی برخورد شدید با خودروهای عبوری می‌شوند.
 

درصورت توسعه این فناوری نوین، این مشکل برای همیشه برطرف می‌شود؛ چون محققان با استفاده از حسگرهایی مخصوص، این صفحات را به‌گونه‌ای ساخته‌اند که به راحتی احشام در حال عبور را تشخیص داده و در چنین حالتی علائم هشداردهنده‌ای را منتشر می‌کند که حتی در شب‌هنگام نیز به راحتی قابل رویت است اما این پایان جاه‌طلبی محققان در چنین پروژه‌ای نبوده است. آنها به‌دنبال ارائه فناوری‌ای بوده‌اند که سهم جاده در تصادفات رانندگی و تلفات جاده‌ای را به حداقل برساند. از این‌رو در دل روکش این آسفالت جدید، المنت‌های حرارتی را جاسازی کرده‌اند که در زمان بارندگی و احتمال ایجاد لایه یخ روی جاده، از هرگونه یخ‌زدگی سطح آن جلوگیری می‌کند.

 

این ایده در حالی در این فناوری به واقعیت تبدیل می‌شود که در فصول سرد سال ازجمله زمستان که بارش برف و باران و احتمال یخ‌زدگی معابر به طرز قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند، احتمال وقوع تصادفات مرگبار نیز بیشتر می‌شود اما با استفاده از این فناوری نوین، رانندگی در زمستان بسیار دلپذیرتر از گذشته می‌شود. کارشناسان بر این باورند که این تلاش آغازی امیدوارکننده برای تحقق ایده جاده‌های هوشمند در آینده‌ای نه‌چندان دور است. پیش‌بینی می‌شود در آینده‌ای نه‌چندان دور بسیاری از جاده‌ها و خیابان‌ها در کشورهای مختلف جهان به لطف استفاده از فناوری‌هایی همچون ال‌ای‌دی‌ها و حسگرهای هوشمند به معابر تردد هوشمند تبدیل شوند.

اما توسعه این فناوری با این هدف که تصادفات و تلفات جاده‌ای به حداقل خود برسد، بخشی از هدف اصلی محققان از انجام چنین تلاش‌هایی را تشکیل می‌دهد. به عقیده آنها، جایگزین ساختن آسفالت جاده‌ها با این صفحات خورشیدی جدید می‌تواند گامی جدی به سوی مقابله با تغییرات جوی و گرم‌تر‌شدن زمین باشد. درصورتی که این فناوری به سرعت توسعه پیدا کند، آنگاه نسل آتی خودروهای سبک و سنگین برقی نیز می‌توانند با تکیه بر برق تولید شده در این جاده‌ها به حرکت خود ادامه دهند و در نتیجه حجم قابل توجهی از آلایندگی‌های ناشی از سوخته‌شدن سوخت‌های فسیلی از بین می‌رود.

صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) بسیار سبک و باریک بوده و به همین علت از انعطاف پذیری بالایی در کاربردهای متفاوت برخوردار هستند. از نظر تکنولوژیکی جدیدترین نوع صفحات بوده و البته به دلیل نوع نیمه هادی های مصرفی در آن ها از بازده (راندمان) کمتری نسبت به صفحات کریستالی برخوردار هستند.

 

سیستم های خورشیدی (Photovoltaic) بر اساس نحوه استفاده به دو دسته متصل به شبکه (On Grid) و مستقل از شبکه (Off Grid) تقسیم بندی می شوند.

 

کاربرد دسته اول (On Grid) بیشتر در مناطق شهری و نزدیک به شبکه برق استفاده می شود. از مزایای آن کاهش مصرف برق بوده و می تواند نیاز به انرژی را تا حد قابل قبولی در ساعات روز برآورده کند. دسته دوم (Off Grid) بیشتر در مناطق دور از شهر یا دور از شبکه برق کاربرد داشته و به طور کاملا مستقل در طول شبانه روز وظیفه تامین برق را بر عهده دارد.

صفحات خورشیدی برای به دست آوردن انرژی فضاپیما مورد استفاده واقع می شوند. مقدار زیادی از نور خورشید در فضا وجود دارد که می شود از آن برای تهیه الکتریسیته استفاده نمود. صفحات خورشیدی، روی بدنه فضاپیما را توسط خانه های ردیف به ردیف که از سیلیکون درست شده اند پوشانده است. هر خانه قادر به تولید یک جریان ضعیف الکتریسیته از خورشید می باشد.صفحات خورشیدی همچنین آرایه های خورشیدی نیز خوانده می شوند.

 

در انتخاب ماژول های خورشیدی (PV Modules) باید به نکات زیر توجه داشت:

امروزه ماژول هایی با بازده 10 الی 18 درصد به صورت عملی در بازار وجود دارند. البته این مقادیر روز به روز در حال پیشرفت بوده و در نمونه های آزمایشگاهی تا کنون به مرز 42% نیز رشیده است.

ماکزیمم ولتاژی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تامین آن می باشد و عموما در رنج 12، 24 و 48 در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد.

ماکزیمم جریان تولیدی یک ماژول خورشیدی (PV Module) بوده که در طراحی سیستم ها نقش تعیین کننده ای دارد.
صفحات خورشیدی چیست؟

حداکثر توانی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تامین آن بوده است. این مقدار حاصلضرب مقدار ولتاژ (در حالت مدار باز) در مقدار جریان (در حالت اتصال کوتاه) در ضریبی به نام ضریب تامین (Fill Factor) می باشد.

Pmax = Voc * Isc * F.F

هر چه مقدار F.F به عدد یک نزدیک تر باشد به معنی کیفیت بالاتر ماژول خورشیدی است.