انرژی موجود در نور خورشید توسط سلول خورشیدی دریافت و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. فرایند تبدیل اشعه خورشیدی به الکتریسیته به اثر فتوولتاییک معروف است که در آن خورشید یک منبع پایدار انرژی است و این فرایند می تواند جلوی تولید کربن و همچنین تغییرات آب و هوایی را بگیرد.
یکی از نگرانی‌ها و سوالات کاربران قبل از تهیه پنل خورشیدی و برق خورشیدی، تاثیر وضعیت آب و هوا در تولید انرژی الکتریکی توسط پنل خورشیدی است. قبل از بررسی تاثیرات آب و هوا در عملکرد پنل خورشیدی لازم است تا شما را با دو نوع مهم پنل خورشیدی یعنی پلی کریستال و مونوکریستال آشنا نماییم. لطفا در ادامه با مجله خبری تابش الکتریک همراه باشید.
پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال
صنعت برق خورشیدی در حال حاضر از دو نوع سلول خورشیدی برای ساخت پنل خورشیدی استفاده می‌کند که به پلی کریستال و مونوکریستال معروف است. در این نوشته قصد داریم به صورت خلاصه به تفاوت عملکرد پنل خورشیدی پلی کریستال و مونوکریستال در شرایط آب و هوایی متفاوت بپردازیم اما قبل از آن لازم است به تفاوت این دو پنل خورشیدی و سلول خورشیدی آن بپردازیم.
هر دو پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال صورت ذاتی یک عملکرد مشخص دارند و آن هم تبدیل انرژی موجود در نور خورشید به انرژی الکتریکی است. تفاوت کلیدی بین این دو پنل خورشیدی، نوع ساختار سیلیکونی سلول خورشیدی داخل آن است. شکل یک بیانگر تفاوت ساختاری بین سیلیکون سلول مونوکریستال و پلی کریستال است.
سلول خورشیدی مونوکریستال همانند شکل زیر از یک کریستال سیلیکونی یکپارچه ساخته شده است که الکترون‌های داخل سلول به دلیل این یکپارچگی به راحتی حرکت می‌کنند و در نتیجه جریان الکتریکی بیشتری تولید می‌شود که به سبب آن راندمان پنل خورشیدی به طرز چشمگیری افزایش می‌یابد.
اما در سلول خورشیدی پلی کریستال، به دلیل عدم استفاده از کریستال سیلیکونی یکپارچه و استفاده از کریستال‌های متفاوت، الکترون‌ها به راحتی حرکت نمی‌کنند و در نتیجه توان الکتریکی کاهش و راندمان پنل خورشیدی کم می‌شود. به همین دلیل توان خروجی در سلول مونوکریستال بیشتر از پلی کریستال است و همین امر منجر به کاهش ابعاد پنل در توان‌های بالا است.
بهترین روش تشخیص نوع سلول خورشیدی، تشخیص رنگ آن است. سلول پلی کریستال مطابق تصاویر زیر به رنگ آبی و یا سرمه‌ای و سلول مونوکریستال به رنگ مشکی با گوشه‌های بریده است. همچنین سلول‌های مونوکریستال به دلیل یکپارچکی کریستال سیلیکون و همچنین شرایط دشوار‌تر ساخت دارای قیمت نسبتا بالا‌تری نسبت به سلول‌های پلی کریستال هستند.
عملکرد پنل خورشیدی در آب و هوای گرم و سرد
یک برداشت غلط در بین مردم وجود دارد که پنل خورشیدی در دمای بالا، بهتر کار می‌کند. اما در واقعیت افزایش دما منجر به کاهش راندمان خروجی پنل خورشیدی می‌شود. به طور معمول بازه دمای ایده آل پنل خورشیدی بین 15 تا 35 درجه سانتی گراد است. اگر به کاتالوگ یک پنل خورشیدی توجه کنید، متوجه پارامتری به نام ضریب حرارتی پنل خورشیدی می‌شوید که آهنگ تغییرات توان خروجی نسبت به تغییرات دمای محیط را نشان می‌دهد.
به طور مثال اگر ضریب حرارتی یک پنل خورشیدی برابر با منفی 0.5% باشد، و دمای سلول خورشیدی بیشتر از 25 درجه سانتی گراد شود، به ازای هر درجه سانتی گراد افزایش دما از 25 درجه مرجع، توان خروجی 0.5 درصد کاهش پیدا می‌کند.
در شرایط آب و هوای آفتابی، پنل خورشیدی مونوکریستال می‌تواند بهتر از پلی کریستال‌ها عمل کند زیرا ضریب حرارتی آن کمتر است. آب و هوای سرد نیز تاثیر چندانی بر روی عملکرد پنل خورشیدی نداشته مگر سطح پنل خورشیدی با برق پوشیده شود.
عملکرد پنل خورشیدی در آب و هوای ابری و مه
برخلاف تصور غلط حاکم بر بازار عملکرد هر دو پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال در آب و هوای ابری و مه با اختلال روبه روی می‌شود.
شرایط طوفان گرد و غبار
در نقاطی از جهان مانند خاورمیانه که طوفان‌های گرد و غبار وجود دارد، شیشه پنل خورشیدی سرتاسر توسط گرد و غبار و خاک پوشیده می‌شود و در نتیجه نور کمتری از شیشه عبور می‌کند و توان تولیدی کاهش می‌یابد. در این شرایط باید از آب برای شستشوی شیشه پنل خورشیدی استفاده نمود. در این حالت نیز تفاوتی بین پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی کریستال وجود ندارد.
هوای بارانی و بارش تگرگ
در برخی نقاط جهان مانند آمریکای شمالی قسمت‌های مرکزی و جنوب اروپا، شدت بارندگی زیاد بوده و در برخی موارد شاهد تگرگ با شدت زیاد هستیم. مهم‌ترین چالش پیش رو عدم آسیب پذیری شیشه پنل خورشیدی در مقابل برخورد دانه‌های تگرگ است. خوشبختانه بسیاری از شرکت‌های تولید کننده مانند AE SOLAR قبل عرضه پنل خورشیدی به بازار آن را زیر تست قرار می‌دهند که شرایط تست شامل تگرگ به قطر 1 اینچ با سرعت 50 مایل در ساعت است.
به طور معمول و بر اساس میانگین، دانه‌های تگرگ دارای حداکثر قطر نیم اینچ و سرعتی معادل 20 مایل در ساعت هستند. بنابر این بر اساس تست‌های انجام شده، پنل خورشیدی با کیفیت به راحتی در مقابل باران و تگرگ مقاوم است.
آب و هوای طوفانی و رعد و برق
به دلیل اینکه در برخی نقاط به صورت فصلی در هر سال طوفان‌های شدیدی اتفاق می‌افتد، پنل خورشیدی تا سرعت باد 170 مایل در ساعت ( 270 کیلومتر در ساعت ) مقاوم می‌شود. در این مواقع به طور معمول ضایعات و زباله‌های فلزی تحت تاثیر طوفان، به سطح پنل برخورد می‌کند که در این شرایط ممکن است شیشه پنل شکسته شود.
در رعد و برق که 32 درصد از آسیب‌های پنل خورشیدی مربوط به آن است، از قطعاتی چون راد‌ها و ارستر‌های فوتوولتاییک استفاده می‌شود تا انرژی الکتریکی ناشی از تخلیه رعد و برق را به زمین منتقل نماید.
تغییر فصل‌ها
به طور معمول و در بیشتر نقاط کره زمین، تغییر فصل موجب تغییر آب و هوا می‌شود که این تغییرات موجب تغییر کارایی پنل خورشیدی می‌شود. با استفاده از نرم افزار‌های مرتبط همانند تصویر زیر می‌توان تاثیرات تغییر فصل را در خروجی سیستم برق خورشیدی مشاهده نمود.
بدون شک پنل خورشیدی که در جهت مناسب نصب و از سازه خورشیدی متحرک استفاده کند می‌تواند در بیشتر زمان‌ها خروجی مفیدی بدهد اما از تاثیرات فصل نیز نمی‌توان چشم پوشی نمود.
جمع بندی
به صورت کلی در دیتاشیت هر پنل خورشیدی پارامتر‌هایی وجود دارد که بیانگر وضعیت عملکرد پنل خورشیدی در شرایط آب و هوایی مختلف است. به طور مثال ضرایب و جداول عملکرد نشان دهنده عملکرد پنل خورشیدی در دما‌های متفاوت و شرایط تابشی است و پارامتر‌های فیزیکی بیانگر عملکرد پنل در طوفان، تگرگ و بارندگی است.