اگر برایتان سوال است که پنل خورشیدی پرک (PERC) چیست و چرا این نوع صفحه خورشیدی پرک به یکی از فناوریهای محبوب چند سال اخیر تبدیل شده، باید بدانید که پرک نسل بهروزشده پنلهای سیلیکونی است که با افزایش بازده و کاهش هدررفت نور، انرژی بیشتری تولید میکند.
در واقع، این فناوری با افزودن یک لایه بازتابنده در پشت سلول، حتی از نوری که اغلب هدر میرود نیز برق تولید میکند. همین موضوع باعث شده پرک به انتخاب اول بسیاری از پروژههای خانگی و صنعتی در ایران تبدیل شود. در دورانی که هزینه انرژی بالا رفته و پایداری شبکه برق چالشبرانگیز شده، شناخت فناوری مثل PERC تنها یک کنجکاوی ساده نیست در واقع مسیری برای کاهش هزینهها، افزایش استقلال انرژی و استفاده آگاهانهتر از منابع طبیعی است. در ادامه این مقاله با کارشناسان حوزه انرژی خورشیدی ان سولار (Nsolar) همراه ما باشید.
پنل خورشیدی پرک چیست؟
وقتی درباره پنل خورشیدی پرک (PERC) صحبت میکنیم، منظور ما نوعی خاص از پنلهای خورشیدی مبتنی بر سیلیکون است که با طراحی ارتقا یافته نسبت به پنلهای معمولی، توان تولید برق را افزایش میدهند. بدین ترتیب به افرادی که قصد خرید اینورتر خورشیدی را دارند توصیه می کنیم تا این مقالاتی از این قبیل را جهت آگاهی بیشتر برای تصمیم گیری آگاهانه مطالعه کنند.
در ساختار سلول خورشیدی استاندارد، وقتی نور خورشید به سیلیکون برخورد میکند، فوتونها انرژی خود را به الکترونها میدهند تا جریان برق تولید شود. اما بخشی از فوتونها جذب نمیشود یا الکترونهای آزاد شده دوباره ترکیب میشوند (recombination) و انرژی آنها هدر میرود.
در سلولهای PERC، که مخفف عبارت انگلیسی (Passivated Emitter and Rear Contact) (یا گاهی Rear Cell) است، یک لایه ویژه در پشت سلول (پشت سطح سیلیکون) اضافه میشود (لایه گذرنده یا «passivation layer»). این لایه مهم دو وظیفه اصلی دارد:
- بازتاب (رفلکت کردن) نور خورشید که جذب نشده است: اگر فوتونی در برخورد اول جذب نشود، با لایه پشت بازتاب داده میشود و یک فرصت دوباره برای جذب و آزادسازی الکترون فراهم میگردد.
- کاهش «بازترکیب» الکترون و حفره (electron-hole recombination): یعنی جلوی آن را میگیرد تا الکترون آزاد شده شانس بیشتری برای حرکت به سمت مدار بیرونی و تولید برق داشته باشد، به جای اینکه در داخل سلول دوباره به حفره بازگردد.
به بیان ساده، PERC همان سلول سیلیکونی مرسوم است که با یک آینه پشتی و لایه گذرنده بهروز شده است تا نور و انرژی را بهتر به برق تبدیل کند. این تغییر ظاهرا کوچک، تفاوت زیادی در بازده و عملکرد ایجاد میکند. در نتیجه، صفحه خورشیدی PERC بیشتر از همان سطح پنل خورشیدی معمولی برق تولید میکند، که انرژی بیشتر با مساحت مساوی را به دنبال دارد.
بیشتر بخوانید: ذخیره برق پنل خورشیدی
نکات فنی مهم درباره پنل خورشیدی پرک (PERC) چیست؟
- سلول PERC همچنان بر پایه سیلیکون ساخته میشود و تفاوت اصلی در لایه پشتی آن است؛ بنابراین ساخت آن نسبتا ساده است و به مواد عجیب نیازی ندارد.
- اضافه شدن لایه گذرنده (passivation) باعث کاهش تلفات الکترونی و افزایش شانس جذب نور میشود.
- PERC را میتوان هم روی سلولهای مونوکریستال و هم پلیکریستال استفاده کرد.
ویژگیهای پنل خورشیدی پرک (PERC)
در این بخش ویژگیهای مهم صفحه خورشیدی پرک را برای افرادی که به طور کلی قصد خرید پنل خورشیدی دارند، بررسی میکنیم. بدیهی است که این سیستم هم مانند هر سیستم دیگری، بخشی از ویژگیهایش را به مزایا و بخش دیگر را به معایب اختصاص میدهد.
آنچه PERC را متمایز میکند
بیشتر بخوانید: پنل خورشیدی چیست و چگونه کار میکند؟
مزایای پنل خورشیدی پرک (PERC)
- بازده بهتر و تولید برق بیشتر نسبت به پنلهای معمولی: افزایش راندمان سلول و کاهش تلفات نوری و الکترونی منجر به تولید انرژی قابل توجهی بیشتر میشود.
- دوام و عملکرد بهتر در نور ضعیف یا شرایط آب و هوای نامساعد: قابلیت جذب و استفاده از نور پراکنده یا سایه جزئی سبب میشود کارایی پنل در روزهای ابری یا زمستان حفظ شود.
- کارایی بهتر در هوای گرم و کاهش افت راندمان در دماهای بالا: لایه پشتی باعث خنکتر ماندن ماژول و کاهش اثر گرما بر راندمان میشود.
- بهینه شدن فضا و صرفه جویی اقتصادی: با توجه به بازده بالاتر، میتوان با تعداد کمتر پنل همان انرژی را دریافت کرد که هم فضای پشت بام را حفظ میکند و هم هزینه نصب را کاهش میدهد.
- سازگاری با انواع سیلیکون (مونو یا پلی): تنوع در انتخاب ماده اولیه و انعطاف در طراحی پنل بر اساس نیاز یا بودجه.
معایب و محدودیتهای پنل خورشیدی پرک (PERC)
- اثر کاهش راندمان ناشی از نور (LID – Light Induced Degradation): پنلهای PERC، مانند دیگر سلولهای سیلیکونی، بعد از قرارگیری در معرض نور خورشید دچار کاهش اندک راندمان میشوند. این کاهش در روزهای نخست نمایان میشود.
- محدودیت سقف نظری برای بازده نسبت به فناوریهای پیشرفتهتر: حداکثر بازدهی PERC محدود است (بسته به نوع و کیفیت ساخت)، بنابراین اگر دنبال بازده خیلی بالا باشید، تکنولوژیهای جدیدتر گزینه بهتری خواهند بود.
- کمی پیچیدگی بیشتر در ساخت نسبت به سلول ساده: افزودن لایه پسیواسیون و فرایندهای مربوط به آن به دقت و تجهیزات دقیق نیاز دارد، اگرچه نسبت به سلولهای پیشرفتهتر پیچیدگی زیادی ندارد.
- بازده کمتر نسبت به برخی از سلولهای نسل تازه (مثلا n-type): اگر مقایسه با آخرین فناوریها انجام شود، PERC نسبتا ضعیفتر است.
با این اوصاف، ویژگیهای کلیدی PERC آن را به انتخابی مناسب برای بسیاری از کاربردهای خورشیدی، به خصوص در مقیاس خانگی و پروژههایی با فضای محدود، تبدیل کرده است. بازده بالاتر، صرفهجویی در فضا و هزینه، و عملکرد خوب در شرایط نور و دمای مختلف، از مهمترین مزایای آن هستند. با این حال، نباید معایبی مانند کاهش راندمان اولیه (LID) و محدودیت بازده نسبت به تکنولوژیهای پیشرفتهتر را نادیده گرفت.
بیشتر بخوانید: پنل خورشیدی پلیکریستال چیست؟
عملکرد پنل خورشیدی پرک (PERC)
برای درک بهتر عملکرد صفحه خورشیدی پرک باید بدانیم که این فناوری چگونه از نور خورشید بیشترین استفاده را میکند و چه تفاوت عملی با پنلهای استاندارد دارد. دانستن درباره عملکرد پنل خورشیدی پرک نیز کمک میکند تا برای خرید استراکچر پنل خورشیدی تصمیمی آگاهانه بگیرید. ساختار PERC طوری طراحی شده که مسیر حرکت نور و الکترونها را بهینه کند و همین موضوع، راندمان تولید برق را افزایش میدهد.
جذب اولیه نور در سطح جلویی سلول
فوتونهای خورشید ابتدا به سطح سلول سیلیکونی برخورد میکنند و بخشی از آنها به الکترون تبدیل میشوند. این مرحله با سلولهای معمولی تفاوت چندانی ندارد.
بیشتر بخوانید: پنل خورشیدی چگونه برق تولید میکند؟
بازتاب نور جذبنشده توسط لایه پسیواسیون
تفاوت اصلی اینجاست که در پنلهای PERC پشت سلول، یک لایه پسیواسیون قرار دارد که دو کار مهم انجام میدهد:
- بازتاب فوتونهایی که در برخورد اول جذب نشدهاند
- جلوگیری از از بین رفتن الکترونها بر اثر ترکیب دوباره
این بازتاب باعث میشود نور یک شانس دوم برای تولید برق داشته باشد.
افزایش تولید جریان الکتریکی در نور کم و دمای بالا
ساختار بهینهشده PERC باعث میشود که حتی در روزهای ابری یا هنگام طلوع و غروب، برق بیشتری تولید شود. لذا کمتر شدن کاهش راندمان ناشی از گرمای زیاد را در پی دارد، زیرا جذب حرارت مادون قرمز کاهش یافته است.
بیشتر بخوانید: تفاوت پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال
کاهش تلفات الکترونی در پشت سلول
لایه پسیواسیون از بازترکیب الکترون و حفره جلوگیری میکند؛ این روند اغلب یکی از دلایل اصلی افت راندمان سلولهای استاندارد است.
خروج بهینه جریان برق از سلول
در نهایت، الکترونهایی که آزاد شدهاند از طریق خطوط تماس ویژه از سلول خارج و وارد مدار میشوند. طراحی PERC موجب میشود تلفات در این مسیر کمتر و جریان نهایی پایدارتر باشد.
سوالات متداول
آیا پنلهای PERC برای مناطق گرم ایران مناسب هستند؟
بله. ساختار PERC از جذب حرارت اضافی جلوگیری میکند و نسبت به پنلهای معمولی در دمای بالا افت راندمان بسیار کمتری دارد.
آیا پنلهای PERC نسبت به پنلهای معمولی عمر بیشتری دارند؟
در اغلب موارد بله. چون تلفات الکترونی کمتر است و سلولها در معرض گرمای شدید کمتر آسیب میبینند، طول عمر مفیدشان بیشتر گزارش میشود.
آیا PERC برای نصب روی پشت بام خانه مناسب است؟
کاملا مناسب است. چون با تعداد کمتر پنل میتوان برق بیشتری تولید کرد، برای پشت بامهای کوچک و پروژههای خانگی انتخاب بسیار خوبی محسوب میشود.
آیا پنلهای PERC نیاز به نگهداری خاص دارند؟
خیر. نگهداری آنها مشابه پنلهای خورشیدی معمولی است؛ فقط تمیزکاری دورهای و بررسی اتصالات کافی است و هیچ مراقبت خاص اضافهای لازم ندارد.
منابع: