سلول های خورشیدی

سلول های خورشیدی (SolarCell) در حقیقت قطعاتی ساخته شده از ویفر های سیلیکونی هستند.این سلول های خورشیدی بسته به نوع خود درصدی از انرژی منتشر شده از نور خورشید را به طور مستقیم توسط پدیده فتوولتاییک (photovoltaic) که پدیده ای فیزیکی-شیمیایی است به جریان الکتریکی تبدیل می کنند.

آرایه های فتوولتاییک الکتریسیته پایدار و تجدیدپذیری را تولید می کنند. سلول های خورشیدی عمدتا در موارد عدم وجود شبکه انتقال و توزیع الکتریکی کاربرد دارند.برای نمونه می توان به محل های دور از دسترس مانند ماهواره های موجود در مدار زمین یا محل های صعب الدسترس مانند ایستگاه های کوهستانی اشاره کرد.

امروزه با توجه به پیشرفت های سریع و توسعه تکنولوژی جهانی نیاز به منابع انرژی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.منابعی که در حین تولید و توزیع انرژی و بر خلاف سوخت های فسیلی(نفت و گاز)کمترین آلایندگی را برای محیط زیست داشته باشند.یکی از  منابعی که در دو دهه اخیر بسیارمورد توجه قرار گرفته است انرژی بر پایه نور خورشید است.

خورشید در هر ثانیه تابش بر زمین حدود 1000 ژول انرژی به هر متر مربع از سطح منتقل می کند.با استفاده از این انرژی میتوان سهم عظیمی از تقاضای روز افزون انرژی را پاسخ داد.

انرژی که از طریق نور خورشید به زمین منتقل می شود حدود 10000 بار بیشتر از انرژی مصرفی انسان است.این رقم به این معنی است که اگر فقط 0.1 درصد از سطح زمین را با پنل های خورشیدی بپوشانیم و این پنل ها تنها 10 درصد بازده داشته باشند میتوانیم تمام انرژی مورد نیاز در سطح جهان را تامین کنیم.

برای اینکه بتوانیم جریان الکتریکی حاصل از پدیده فتوولتاییک را مورد استفاده قرار دهیم نیاز است که در ابتدا آن را ذخیره کنیم.بنابراین به مفهوم باتری خورشیدی می رسیم.

باتری های خورشیدی به طور معمول از نیمه رسانا ها(معمولا سیلیسیم)ساخته می شوند.هر اتم سیلیسیوم با چهار اتم دیگر پیوند تشکیل می دهد و به این صورت فرم کریستالی پیدا می کند.در باتری های خورشیدی به سیلیسیم به مقدار اندکی ناخالصی اضافه می کنند.اگر این اتم ناخالصی پنج ظرفیتی باشد،آنگاه با ارتباط با چهار اتم سیلیسیم یک لایه از آن فاقد پیوند باقی می ماند و چون بار نسبی منفی پیدا میکند به آن سیلیسیم نوع(N) می گویند. اگر اتم ناخالص اضافه شده سه ظرفیتی باشد آنگاه یک حفره اضافی به وجود می آید و این به معنای این است که جای یک الکترون در پیوند خالی است و بار نسبی آن مثبت می شود.به همین علت به آن سیلیسیم نوع (P)می گویند.

با اتصال یک نیمه هادی نوع p به یک نیمه هادی نوع n حفره های خالی از ناحیه p به n منتقل می شوند.با انتقال هر الکترون به ناحیه p در ناحیه n یک یون مثبت در ناحیه منفی و با انتقال هر حفره به ناحیه n،یک یون منفی در ناحیه p باقی می ماند.یون های مثبت و منفی میدان الکتریکی داخلی در جهت منفی به مثبت ایجاد می کنند.این میدان الکتریکی با انتقال بیشتر حامل های بار که شامل الکترون ها و حفره ها می باشند به حدی قوی می شوند که انتقال خالص بار ها صفر می شود.در این وضعیت تراز های فرمی دو ناحیه با هم همسطح شده و یک میدان الکتریکی داخلی به وجود آمده است.اگر در این وضعیت نور خورشید به این پیوند بتابد،آن دسته از فوتون ها که انرژی آنها از انرژی شکاف نیمه هادی بیشتر است،زوج الکترون-حفره به وجود می آورند و زوج هایی که در ناحیه تهی یا اطراف آن به وجود آمده اند شانس زیادی دارند که پیش از باز ترکیب،توسط میدان داخلی پیوند از هم جدا شوند.

میدان الکتریکی،الکترون ها را به ناحیه منفی و حفره ها را به ناحیه مثبت هدایت می کند.به این ترتیب تراکم بار منفی در ناحیه منفی و تراکم با مثبت در ناحیه مثبت افزایش می یابد.این تراکم بار به شکل اختلاف پتانسیل در دو سر پیوند قابل اندازه گیری است.اگر دو سر پیوند توسط یک سیم با یکدیگر اتصال کوتاه شوند الکترون های اضافی ناحیه منفی از طریق سیم به ناحیه مثبت جریان می یابند و یک جریان اتصال کوتاه را به وجود می آورند.حال فرض کنید به جای سیم اتصال کوتاه یک مصرف کننده در مدار قرار دهیم.در این صورت عبور جریان از مصرف کننده به آن انرژی منتقل می کند و به این ترتیب انرژی فوتون های تابشی به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند.

در پایان نیز با استفاده از مبدل جریان (اینورتر) می توان جریان مستقیم باتری را به جریان متناوب برای استفاده مصرف کننده ها تبدیل نمود.

 

 

 

شرکت مهندسی تکسا، طراح و تولید کننده انواع استراکچرهای خورشیدی و سازه های فلزی

برای مشاهده قیمت و نحوه ی فروش استراکچرهای خورشیدی تکسا با ما تماس بگیرید.

 

 

درباره محمد ایوبی

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *