با افزایش تقاضا برای انرژیهای پاک و کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی، پنلهای خورشیدی به یکی از مهمترین منابع تولید برق تجدیدپذیر تبدیل شدهاند. فرآیند ساخت پنل خورشیدی شامل مراحل متعددی است که از انتخاب مواد اولیه و طراحی سلولها تا مونتاژ، تست کیفیت و آمادهسازی برای استفاده را در بر میگیرد. آشنایی با این مراحل نه تنها به درک بهتر عملکرد پنلها کمک میکند، بلکه برای کسانی که قصد ورود به صنعت انرژی خورشیدی یا نصب و راهاندازی سیستمهای فتوولتائیک را دارند، ضروری است. در این مقاله از ان سولار به صورت گامبهگام اجزای اصلی، روش ساخت و مراحل کنترل کیفیت پنل خورشیدی را بررسی میکنیم تا دید جامعتری از این فرایند پیشرفته و کاربردی به دست آورید.
فهرست مطالب
اجزای تشکیلدهنده پنل خورشیدی
پنل خورشیدی از اجزای مختلفی تشکیل شده است که این اجزاء، کاملاً هماهنگ با یکدیگر کار میکنند تا در نهایت، برق تولید شود. اجزای تشکیلدهنده پنل خورشیدی به شرح زیرند:
برای خرید پنل خورشیدی کلیک کنید.
سلولهای خورشیدی
سلولهای خورشیدی از سیلیکونهای نیمه هادی ساخته میشوند و میتوانند فوتونهای نور خورشید را جذب کرده و آن را به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل کنند. میزان ولتاژ تولیدی هر سلول از پنل خورشیدی حدود 0.6 تا 0.7 ولت است و برای تولید ولتاژ بالاتر، چندین سلول به صورت سری در کنار هم قرار میگیرند. نوع سلولهای پنل خورشیدی در راندمان پنل موثر است؛ سلولهای مونوکریستالی معمولاً راندمان بالاتری دارند، در حالی که سلولهای پلیکریستالی هزینه تولید پایینتری دارند.
لایه محافظ
لایه محافظ پنل خورشیدی، پوششی شفاف است که سلولها را در برابر عوامل محیطی حفظ میکند. این لایه محافظ باعث افزایش دوام پنل میشود و معمولاً هم از جنس شیشه سکوریت مقاوم در برابر ضربه و روکشهای شفاف و انعطافپذیر مانند EVA و POE ساخته شود. لایه محافظ پنل خورشیدی باید شفافیت بالایی داشته باشد تا نور خورشید بدون افت کیفیت، به سلولها رسیده و راندمان پنل افت نکند. این لایه همچنین در برابر رطوبت، گردوغبار و تغییرات دمایی شدید مقاومت دارد.
فریم و بستر
بخش دیگر از پنل خورشیدی، فریم و بستر آن است. بدون فریم، پنل شکننده و آسیبپذیر میشود و به عنوان یک بستر نگهدارنده، سلولها را در جای خود ثابت نگه میدارد. جنس فریم معمولاً از آلومینیوم سبک و ضد زنگ است که ضمن داشتن استحکام بالا، امکان نصب پنل روی سقف، زمین یا استندهای مختلف را فراهم کند.
کابلها و اتصالات
کابلهای مسی با روکش عایق، جریان تولیدی پنل را به اینورتر، باتری یا شبکه برق انتقال میدهند. کابل باید مقاومت حرارتی، مکانیکی و همچنین استحکام دربرابر اشعه فرابنفش بالایی داشته باشد تا در اثر تغییرات دمایی، فشارهای مکانیکی و تابش خورشید، دچار آسیب شدید نشود.
تراکمدهندهها یا رکابها
تراکم دهندهها یا رکابها در پنل خورشیدی استفاده میشوند تا پنل در زاویه مناسب نسبت به نور خورشید نصب شود. در پنلهای خورشیدی خانگی، معمولاً از استندهای ثابت یا قابل تنظیم استفاده میشود که کار نصب را سادهتر کرده و عملکرد پنل را بهینه میکنند
مبدل برق یا اینورتر
انرژی تولید شده توسط سلولهای خورشیدی توسط اینورتر تبدیل به جریان متناوب AC میشود. اینورترهای مورد استفاده در پنل، شامل دو نوع هستند:
- اینورترهای On-grid که جریان تولیدی پنل را به شبکه برق شهری متصل میکنند و امکان را فراهم میآورند.
- اینورترهای Off-grid که انرژی را در باتری ذخیره کرده و امکان استفاده از آن در نقاط دورافتاده یا سیستمهای مستقل را فراهم میکنند.
- اینورترهای Hybrid که علاوه بر امکان اتصال به شبکه برق شهری، امکان ذخیره سازی انرژی در باتری راهم فراهم میکنند.
بیشتر بخوانید: پنل خورشیدی چیست و چگونه کار میکند؟
طریقه ساخت پنل خورشیدی
در بررسی این موضوع که چگونه پنل خورشیدی بسازیم بهتر است بدانید ساخت پنل های خورشیدی در نسخه صنعتی و واقعی، مراحلی پیچیده دارد و استانداردهای دقیقی برای اجرای آنها رعایت میشوند. در این بخش، مراحل اصلی تولید و مونتاژ پنل خورشیدی را با جزئیات بررسی میکنیم.
تهیه مواد اولیه
قدم اول در تولید و ساخت پنل خورشیدی، تامین مواد اولیه با کیفیت است. مواد اصلی عبارتند از:
- سیلیکون خالص که ماده اصلی جاذب نور خورشید است و خلوص بالای آن باعث راندمان بیشتر و اتلاف کمتر انرژی میشود. سیلیکون تککریستالی بازدهی بالاتری نسبت به چندکریستالی دارد.
- ورق EVA (اتیلن-وینیل-استات) که لایه چسب و محافظ بین سلولها و شیشه است. این ورق از سلولها در برابر رطوبت، ضربه و تغییر دما محافظت میکند و انعطافپذیری آن مانع ترک خوردن سلولها میشود.
- لایه پشتی (Backsheet) که سلولها و کابلها را در برابر رطوبت، اشعه UV و آسیبهای محیطی ایمن میکند. در پنلهای دوطرفه به جای لایه پشتی، از شیشه برای جذب نور پشت استفاده میشود.
- فریم آلومینیومی که قاب دور پنل است و استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر باد و فشار را فراهم میکند؛ این فریم سبک و مقاوم در برابر خوردگی است و نصب پنل را آسان میکند.
ساخت ویفر خورشیدی
سیلیکون خالص ابتدا ذوب شده و به آرامی طی فرایندی موسوم به چکرالسکی سرد میشود تا یک استوانه کریستالی سیلیکون شکل گیرد. بعد از آن، کریستالها به ورقهای نازک ویفر تبدیل شده که سلولهای خورشیدی از آن ساخته میشوند. نوع، نحوه برش زنی و قطر استوانه سیلیکونی نوع تکنولوژی سلولها را در طبقه بندی M و G تعیین میکند. ویفرها بسیار نازک بوده و تقریباً به اندازه یک ورق کاغذ هستند.
ساخت سلول خورشیدی
ساخت سلول های خورشیدی، چند مرحله دقیق به شرح زیر دارد:
انتخاب نوع سلول خورشیدی
سلول خورشیدی تککریستالی یا مونوکریستال از یک کریستال سیلیکون ساخته میشود و راندمان بالاتری دارد، اما قیمت آن نیز بیشتر است اما سلول خورشیدی پلیسیلیکون از ذوب چند کریستال سیلیکون کنار هم ساخته میشود و سطح آن شبیه شیشه خردشده است. در این مرحله، باید ساختار سلول های خورشیدی انتخاب شود.
ایجاد اتصال مثبت – منفی
ویفرها در محفظهای شبیه کوره قرار گرفته و فسفر روی سطح آنها نشانده یا اصطلاحاً آلاییده میشود. در سمت دیگر ویفر عنصر بور روی سطح ویفر نشانده میشود. این فرآیند آلایش باعث ایجاد یک میدان الکتریکی درون سلول میشود. این میدان الکتریکی پس از برانگیختگی الکترونها در اثر برخورد فوتونهای نور خورشید به ویفر سیلیکون، موجب هدایت الکترونهای برانگیخته شده و جریان را تولید میکند. این عامل برای تولید الکتریسیته ضروری است.
پردازش سطح ویفر
ویفرها آماده میشوند تا بتوانند انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کنند. سپس هادیهای فلزی روی سطح ویفر نصب میشوند، معمولاً از نقره استفاده میشود تا جریان الکتریکی تولید شده به صورت کارآمد از سطح ویفر جمعآوری کنند. به این اتصالات که ظاهری مانند اثر انگشت به سلول میدهد، فینگر گویند.
آمادهسازی نهایی سلول
ویفرهای پردازش شده حالا به سلول خورشیدی تبدیل شدهاند و آماده قرارگیری در پنل خورشیدی هستند. در نهایت، پشت سلولها یک لایه بسیار نازک بازتاب کننده لایهنشانی میشود تا نور خورشید در صورت جذب نشدن توسط سیلیکون دوباره از طریق این لایه به درون سلول بازگردد. این کار کمک میکند سلول بیشترین انرژی نور را جذب کرده و برق بیشتری تولید کند. همچنین رشتههای رسانایی جهت جمع کردن جریان از فینگرها موازی با هم روی سطح سلول خورشیدی قرار میگیرد. نام این رشته ها باسبار بوده و جنس ازآنها معمولاً مس با روکش قلع است.
بیشتر بخوانید: وام پنل خورشیدی
نحوه مونتاژ پنلهای خورشیدی
ساخت پنل خورشیدی در نسخه صنعتی و واقعی، مراحلی پیچیدهتر دارد و استانداردهای دقیقی برای اجرای آنها رعایت میشوند. در این بخش، مراحل اصلی تولید و مونتاژ پنل خورشیدی را با جزئیات بررسی میکنیم.
تهیه مواد اولیه
قدم اول در تولید و ساخت پنل خورشیدی، تامین مواد اولیه با کیفیت است. مواد اصلی عبارتند از:
- سیلیکون خالص
- ورق EVA (اتیلن-وینیل-استات)
- لایه پشتی (Backsheet)
- فریم آلومینیومی
ساخت سلول خورشیدی
ساخت سلولهای خورشیدی، چند مرحله دقیق به شرح زیر دارد:
- کریستالهای سیلیکون در کورههای مخصوص رشد داده شده و سپس در صفحات نازک (ویفر) برش میخورند.
- برای ایجاد خاصیت نیمههادی، لایهای از فسفر یا بور به سطح ویفر اضافه میشود تا نواحی با بار مثبت و منفی تشکیل شوند.
- سطح سلولها با لایهای مخصوص پوشانده میشود تا انعکاس نور کاهش یافته و جذب نور به حالت حداکثر برسد.
بیشتر بخوانید: نگهداری پنل خورشیدی
اتصال سلولها با باسبار
هر سلول خورشیدی میتواند حدود 0.6 تا 0.7 ولت ولتاژ تولید کند اما برای رسیدن به ولتاژ بیشتر، نیاز به ترکیب سلولها میباشد. این کار توسط نوارهای فلزی رسانا به نام باسبار انجام میگیرد. سلولها به شکل سری و موازی، به یکدیگر متصل میشود. با اتصال سری، ولتاژ بیشتر میشود اما اتصال موازی جریان بیشتری فراهم میکند. برای لحیمکاری اتوماتیک باسبارها روی سلولها نیز از دستگاههای پیشرفته استفاده میشود تا دقت بالا و خطای انسانی به حداقل برسد.
لایهگذاری و لمینیت
در مرحله بعد، باید سلولهای متصل شده در یک ساختار چند لایه قرار بگیرند. این اقدام، در مراحل زیر انجام میگیرد:
- ابتدا یک لایه شیشه حرارتدیده در پایین تعبیه میشود.
- سپس لایهای از EVA روی شیشه گذاشته میشود. ردیف سلولهای خورشیدی روی EVA چیده میشوند.
- لایه دیگری از EVA برای پوشاندن سلولها استفاده میشود.
- در نهایت لایه پشتی (Backsheet) روی آنها قرار میگیرد که در سلول های دو طرفه (Bifacial) از سمت پشت نیز از شیشه استفاده میشود.
فریمگذاری
بعد از لمینیت و لایه گذاری، پنل به بخش فریمگذاری منتقل میشود. در این مرحله، اطراف پنل با قاب آلومینیومی پوشش داده میشود. آلومینیوم به دلیل داشتن وزن سبک، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام بالا، انتخاب میشود. همچنین، برای جلوگیری از نفوذ آب و گردوغبار، درزهای بین فریم و پنل با سیلیکون یا لاستیک آببندی میشوند.
نصب جعبه اتصال
در مراحل پایانی ساخت پنل خورشیدی، در پشت پنل یک جعبه کوچک نصب میشود. این جعبه شامل کابلها، دیودهای بایپس و کانکتورهاست و وظیفه آن نیز هدایت جریان برق تولیدی به سمت اینورتر و همچنین جلوگیری از آسیبدیدگی پنل در شرایطی مثل سایهزنی جزئی است.
کنترل کیفیت و تست نهایی پنل خورشیدی
مرحله آخر ساخت پنل خورشیدی، کنترل کیفیت و تست نهایی آن است. برای تست نهایی پنل خورشیدی، تست های حرارتی، مکانیکی و الکتریکی انجام میگیرد که جزئیات هر یک از این تست ها، به شرح زیر است:
- تست حرارتی پنل خورشیدی ضروری است زیرا پنل در شرایط محیطی بسیار متنوعی قرار میگیرد. برای این تست، پنل در اتاق تست قرار داده شده و در معرض تغییرات شدید دما خواهد بود. دما به طور معمول از -40 درجه سانتیگراد تا +85 درجه سانتیگراد است و طی چرخههای متوالی چند ساعته، تکرار میشود.
- تست مکانیکی پنل خورشیدی با هدف بررسی توان پنل در برابر بار ناشی از بادهای شدید، وزن برف سنگین و حتی ضربههای ناگهانی مثل تگرگ انجام میگیرد. پنل بر روی یک قاب مخصوص قرار گرفته و تحت فشار مکانیکی مشخصی خواهد بود؛ معمولاً تا 5400 پاسکال برای شبیهسازی بار برف و 2400 پاسکال برای بار باد. این فشارها به صورت مثبت و منفی روی پنل اعمال میشوند تا هم کشش و هم فشار را تحمل کند.
- تست الکتریکی از بخشهای حیاتی کنترل کیفیت پنل خورشیدی است زیرا راندمان و توان واقعی پنل را تعیین میکند. برای تست الکتریکی، پنل در شرایط آزمایشگاهی خاصی مورد ارزیابی قرار میگیرد.
بیشتر بخوانید: انواع پنل خورشیدی
سخن پایانی
پنل خورشیدی، سیستمی است که با استفاده از نور خورشید، برق تولید میکند و هر جزئی از آن با دقت ساخته میشود تا کارایی و دوام بالایی داشته باشد. با نصب یک پنل خورشیدی مناسب، میتوانید هزینه برق خود را کاهش دهید و به انرژی پاک دسترسی داشته باشید. اگر قصد خرید پنل یا تجهیزات خورشیدی دارید یا نیازمند مشاوره برای انتخاب سیستم مناسب هستید، کارشناسان نمایندگی ان سولار در ایران آماده راهنمایی شما هستند. کافیست با ما تماس بگیرید تا بهترین راهکار را بر اساس نیازتان ارائه کنیم.
بیشتر بخوانید: جهت پنل خورشیدی
سوالات متداول
پنل خورشیدی چگونه ساخته میشود؟
ساخت پنلهای خورشیدی شامل کنار هم قرار دادن سلولهای سیلیکونی، پوشش محافظ و فریمگذاری برای تولید الکتریسیته از نور خورشید است.
آیا ساخت پنل خورشیدی با سی دی ممکن است؟
ساخت پنل خورشیدی در خانه با سی دی ممکن است اما CD نمیتواند نور خورشید را به برق تبدیل کند و فقط یک پروژه آموزشی محسوب میشود.
هزینه ساخت پنل خورشیدی چقدر است؟
هزینه ساخت پنل خورشیدی بسته به ظرفیت، نوع سلولها و تجهیزات جانبی متغیر است و برای سیستمهای خانگی معمولاً بین چند میلیون تا دهها میلیون تومان برآورد میشود.
منبع: