پنل خورشیدی پلی‌کریستال چیست؟

پنل خورشیدی پلی‌کریستال چیست؟ این نوع صفحه خورشیدی از کنار هم قرار گرفتن چندین کریستال سیلیکونی ساخته می‌شود و به همین دلیل هم قیمت مناسب‌تری دارد و برای آب‌ و هوای گرم ایران انتخابی محبوب است.

در سال‌های اخیر، با افزایش هزینه برق و رشد انرژی‌های تجدیدپذیر، بسیاری از خانوارها و کسب ‌و کارهای ایرانی به دنبال راهکاری مطمئن برای تولید برق مستقل هستند؛ و پنل‌های پلی‌کریستال به ‌عنوان یکی از در دسترس‌ترین گزینه‌ها، بیش از همیشه مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مقاله از Nsolar یاد می‌گیرید این پنل‌ها چگونه کار می‌کنند، چه ویژگی‌هایی دارند و چرا انتخاب مناسبی برای شرایط ایران هستند.

پنل خورشیدی پلی‌کریستال چیست؟

صفحه خورشیدی پلی کریستال (Polycrystalline Solar Panel) نوعی پنل فوتوولتائیک است که برای تولید برق از نور خورشید از کریستال‌های سیلیکون چندگانه تشکیل می‌شود؛ یعنی در هر سلول خورشیدی، چند کریستال سیلیکون ذوب ‌شده با هم ترکیب و سپس سرد می‌شوند تا ساختار بلوری ایجاد گردد.

در عمل، ماده اولیه یعنی سیلیکون پلی‌کریستال (poly-Si) در قالب‎های مخصوص ریخته می‌شود؛ پس از سرد شدن، این قالب‌ها به بلوک‌هایی مربعی شکل تبدیل می‌شوند و سپس این بلوک‌ها برش داده می‌شوند تا ورقه‎‌های نازکی (wafers) برای ساخت سلول خورشیدی پدید آید.

وقتی این پنل‌ها ساخته می‌شوند، سلول‌هایشان ظاهر خاصی دارند: رنگ آبی یا آبی‌تیره با بافت دانه ‌دانه (grainy mosaic) که به دلیل وجود چند کریستال مختلف در هر سلول است، این ظاهر را ایجاد می‌کند.

به بیان ساده‌تر، وقتی نور خورشید به این سلول‌ها می‌تابد، سیلیکون به عنوان ماده نیمه‌هادی انرژی نور را جذب می‌کند و الکترون‌ها را آزاد می‌سازد؛ با حرکت این الکترون‌ها بین لایه‌های مختلف (نوع p و نوع n در نیمه‌ هادی)، جریان الکتریکی تولید می‌شود؛ کاری که دقیقا همان هدف ساخت پنل‌های خورشیدی است.

بیشتر بخوانید: تفاوت پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال

ویژگی‌های پنل خورشیدی پلی کریستال

ساختار چندبلوری پنل های پلی کریستال، باعث می‌شود صفحه خورشیدی پلی کریستال نسبت به پنل‌های مونو‌کریستال، هزینه تولید پایین‌تر و ظاهر متمایز داشته باشد.

بر اساس داده‌های منتشر شده توسط منبع‌های معتبر انرژی خورشیدی، این پنل‌ها به دلیل ساخت ساده‌تر و نیاز کمتر به فرآیندهای پیچیده تصفیه سیلیکون، گزینه اقتصادی‌تری برای پروژه‌های خانگی و صنعتی کوچک محسوب می‌شوند.

این پنل‌ها اغلب رنگ آبی متمایل دارند و به دلیل وجود چند کریستال در هر سلول، بافت دانه‌ دانه یا موزائیکی (mosaic pattern) در آن‌ها دیده می‌شود. راندمان این پنل‌ها بین 14 تا 16 درصد است که آن را در دسته پنل‌های اقتصادی اما میان‌رده قرار می‌دهد.

مزایای پنل خورشیدی پلی کریستال

به منظور بررسی ویژگی‌های پنل پلی‌کریستال خوب است مزایای این نوع از پنل های خورشیدی را بررسی کنیم:

قیمت مناسب‌تر و اقتصادی ‌بودن

یکی از مهم‌ترین دلایلی که بسیاری از کاربران ایرانی به سمت پنل پلی کریستال می‌روند، قیمت پایین‌تر نسبت به پنل مونوکریستال است. این موضوع نتیجه فرآیند تولید ساده‌تر و مصرف انرژی کمتر در مرحله ذوب و شکل‌دهی سیلیکون است.

تولید پایدار و یکنواخت برق

هرچند راندمان پایین‌تری دارد، اما در طول روز و در شدت نور معمولی، عملکردی یکنواخت دارد؛ یعنی مناسب محیط‌هایی است که نور خورشید با شدت متوسط دریافت می‌کنند. در نظر داشته باشید که این موضوع برای مناطق مرکزی ایران با تابش ملایم صبح و عصر کاربردی است.

سازگاری خوب با سیستم‌های معمول خورشیدی

پنل‌های پلی کریستال با اکثر اینورترهای خورشیدی (Solar Inverters) و استراکچرهای رایج بازار سازگار هستند. در واقع اگر کسی قصد خرید اینورتر خورشیدی یا استراکچر پنل خورشیدی داشته باشد، معمولا نیازی به تجهیزات اختصاصی برای این نوع پنل ندارد.

دسترس‌پذیری بالا در بازار ایران

به دلیل تولید زیاد و واردات گسترده، تقریبا در تمام شهرهای ایران، تهیه این پنل‌ها ساده‌ است و خدمات پس از فروش و قطعات جانبی آن نیز در دسترس قرار دارد.

معایب پنل خورشیدی پلی کریستال

باید بپذیریم پنل خورشیدی پلی‌کریستال در کنار مزایا، معایبی را هم شامل می‌شود، برخی از این معایب عبارتند از:

راندمان پایین‌تر نسبت به مونوکریستال

راندمان 14 تا 16 درصدی این پنل‌ها باعث می‌شود برای دستیابی به توان مشابه، مساحت بیشتری از بام یا زمین اشغال شود. پس اگر فضا محدود باشد (مثل پشت ‌بام‌های کوچک آپارتمانی)، شاید این پنل برای شما انتخاب ایده‌آلی نباشد.

کاهش عملکرد در گرمای شدید

طبق آزمایش‌های ارائه‌شده، پنل‌های پلی کریستال نسبت به افزایش دما حساس‌ترند. به طوری که در دماهای بالای 40 درجه، که در بسیاری از شهرهای جنوبی ایران رایج است، بازده آن‌ها کاهش می‌یابد.

یکپارچگی ظاهری کمتر

ظاهر آبی و پلاک‌پلاک این پنل‌ها برای برخی کاربران جذاب نیست. برخلاف پنل‌های مونوکریستال با ظاهر مشکی یکدست، امکان دارد که از نظر زیبایی‌ برای پروژه‌های لوکس یا خانه‌های ویلایی مناسب نباشد.

حساسیت به تغییرات دمایی

به دلیل ساختار چندکریستالی، گاهی افت تدریجی بازده در طول عمر 20 تا 25 ساله مشاهده می‌شود؛ البته این موضوع در تمامی پنل‌ها وجود دارد، ولی در پلی کریستال کمی محسوس‌تر است.

بیشتر بخوانید: چرا راندمان پنل خورشیدی کاهش می‌یابد؟

جدول مزایا و معایب پنل خورشیدی پلی کریستال

بیشتر بخوانید: تاثیر دما بر پنل خورشیدی

عملکرد پنل خورشیدی پلی کریستال

گفتیم که پنل خورشیدی پلی کریستال (polycrystalline solar panel) بر پایه سلول‌های فوتوولتائیک ساخته شده است؛ این سلول‌ها از سیلیکون چندبلوری (poly-Si) ساخته می‌شوند. اما چطور نور خورشید به برق تبدیل می‌شود؟ می‌توان این فرآیند را در 4 مرحله توضیح داد:

جذب نور خورشید

وقتی نور خورشید به سطح پنل می‌تابد، فوتون‌ها (ذرات نور) وارد لایه سیلیکونی سلول می‌شوند و انرژی‌شان را به اتم‌های سیلیکون منتقل می‌کنند. این انرژی باعث میشود که الکترون‌ها در اتم سیلیکون انرژی بگیرند و از جای خود آزاد شوند.

ایجاد میدان الکتریکی (junction)

درون هر سلول خورشیدی، سیلیکون طوری «دوپ» (یعنی ناخالصی‌هایی مانند فسفر و بور) می‌شود که بخشی از آن نوع n (دارای الکترون آزاد) و بخشی نوع p (دارای حفره آزاد) باشد. محل تماس این دو لایه (junction) باعث ایجاد یک میدان الکتریکی می‌شود.

جریان الکتریکی – تولید برق مستقیم (DC)

وقتی الکترون‌ها با انرژی آزاد می‌شوند، میدان الکتریکی سلول باعث می‌شود این الکترون‌ها در جهت مشخص حرکت کنند و جریان الکتریکی ایجاد شود. این جریان توسط تماس‌های فلزی روی سلول جمع‌آوری شده و به ‌صورت برق مستقیم (DC) آماده استفاده می‌گردد.

تبدیل برق برای استفاده خانگی (اینورتر)

برق مستقیم تولید‌شده توسط پنل اغلب برای استفاده در ساختمان یا دستگاه‌های برقی مناسب نیست. بنابراین با یک اینورتر (inverter) برق DC به برق متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا برای روشنایی، وسایل خانگی یا اتصال به شبکه برق قابل استفاده شود.

نکاتی که بر عملکرد صفحه خورشیدی پلی کریستال تاثیر می‌گذارند

• کیفیت سیلیکون و چگونگی ساخت سلول‌ها: در پنل‌های پلی‌کریستال، چون کریستال‌ها کوچک و چندتایی هستند، مرزهای بین کریستال‌ها (grain boundaries) بیشتر است؛ این موضوع کمی مانع عبور الکترون‌ها شده و کاهش بازده را به دنبال می‌آورد.
• شدت نور خورشید و زاویه تابش: هرچقدر نور مستقیم‌تر و قوی‌تر باشد، الکترون‌های بیشتری تحریک می‌شوند. پس در ساعات اوج تابش خورشید، پنل بیشترین بازده را دارد.
• دما و گرما: سیلیکون حساس است؛ افزایش دما کاهش بازده را به همراه خواهد داشت، به ‌خصوص در پنل‌های پلی‌کریستال که دمای بالا تاثیر نسبتا بیشتری دارد.
• طراحی سیستم: تعداد سلول‌ها، نحوه سیم‌ کشی، زاویه نصب و وجود اینورتر و سایر اجزای سیستم خورشیدی، روی خروجی نهایی تاثیر می‌گذارند.

نتیجه عملکرد پنل خورشیدی پلی‌کریستال در زندگی واقعی

در عمل پنل های خورشیدی پلی کریستال قادر هستند که بدون مصرف سوخت و بدون تولید آلودگی، در طول روز برق مورد نیاز خانه یا ساختمان را فراهم کند. با این حال به دلیل راندمان نه ‌چندان بالا در مقایسه با پنل‌های مونو‌کریستال (monocrystalline)، برای تولید برق بیشتر یا در فضاهای محدود به خرید پنل خورشیدی بیشتری نیاز خواهد بود.

بیشتر بخوانید: تفاوت سیستم‌های سولار آنگرید و آفگرید چیست؟

سخن پایانی

سال‌هاست که پنل خورشیدی پلی‌کریستال یکی از محبوب‌ترین گزینه‌ها برای ورود به دنیای انرژی خورشیدی است؛ چون ترکیب هوشمندانه‌ای از قیمت مناسب، عملکرد قابل قبول و نصب آسان را ارائه می‌دهد. اگرچه این پنل‌ها بالاترین راندمان را ندارند، اما برای بسیاری از خانه‌ها، کسب ‌و کارها و پروژه‌های کوچک و متوسط، بهترین نقطه شروع هستند؛ به خصوص وقتی هدف، کاهش هزینه اولیه و حرکت به ‌سمت تولید برق پایدار باشد.

در آخر، انتخاب بین انواع پنل‌ها زمانی دقیق و صحیح خواهد بود که با توجه به فضا، بودجه، میزان مصرف و شرایط آب‌ و هوایی انجام شود. اگر پنل مناسب را انتخاب کنید، سال‌ها بدون دردسر و با هزینه نگهداری بسیار کم، یک سیستم خورشیدی، انرژی پاک و رایگان در اختیار شما می‌گذارد.

سوالات متداول

طول عمر پنل خورشیدی پلی‌کریستال چقدر است؟

به ‌طور میانگین بین 20 تا 25 سال عمر مفید دارند و بعد از این مدت راندمان به ‌تدریج کاهش پیدا می‌کند ولی معمولا از کار نمی‌افتند.

بهترین محل نصب پنل پلی‌کریستال کجاست؟

بهترین مکان پشت ‌بامی است که حداقل 5 تا 6 ساعت نور مستقیم در روز دارد و مانعی مثل سایه درخت یا ساختمان کنار آن وجود ندارد.

آیا پنل پلی‌کریستال در هوای ابری هم کار می‌کند؟

بله، اما راندمان آن کاهش پیدا می‌کند؛ چون در هوای ابری مقدار فوتون‌های ورودی کمتر است، ولی همچنان برق تولید می‌شود.

برای تامین برق یک خانه کامل چند پنل نیاز است؟

بسته به مصرف برق، اغلب بین 10 تا 20 پنل لازم است اما مقدار دقیق به توان پنل و میزان مصرف روزانه خانه بستگی دارد.

آیا پنل‌های پلی‌کریستال به شستشوی منظم نیاز دارند؟

بله، پاک بودن سطح پنل باعث افزایش جذب نور می‌شود؛ معمولا ماهانه یک بار شستشو در مناطق پر گرد و غبار توصیه می‌شود.

منبع:

ecoflow

sunsave