پنل‌های خورشیدی ، که به عنوان ماژول‌های فتوولتائیک نیز شناخته می‌شوند، ابزارهایی هستند که انرژی نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند. این فناوری به دلیل پایداری و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، روزبه‌روز محبوب‌تر می‌شود. در این مقاله، به بررسی اجزای تشکیل‌دهنده پنل‌های خورشیدی و نحوه ساخت آن‌ها می‌پردازیم.
اجزای تشکیل‌دهنده پنل‌های خورشیدی و نحوه ساخت آن‌ها
سلول‌های خورشیدی (فتوولتائیک)
سلول‌های خورشیدی قلب پنل‌های خورشیدی هستند و از مواد نیمه‌رسانا، معمولاً سیلیکون، ساخته می‌شوند. این سلول‌ها نور خورشید را جذب کرده و از طریق اثر فتوولتائیک، جریان الکتریکی تولید می‌کنند. سلول‌ها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:
سیلیکون مونوکریستال: این نوع سلول‌ها از یک کریستال سیلیکون خالص ساخته می‌شوند و راندمان بالایی دارند.
سیلیکون پلی‌کریستال: از چندین کریستال سیلیکون تشکیل شده و هزینه تولید کمتری دارند، اما راندمان آن‌ها کمی پایین‌تر است.
لایه محافظ شیشه‌ای
یک لایه شیشه‌ای مقاوم و شفاف در بالای پنل قرار می‌گیرد تا سلول‌های خورشیدی را از آسیب‌های محیطی مانند باران، گردوغبار و ضربه محافظت کند. این شیشه معمولاً از نوع سکوریت (تقویت‌شده) است که مقاومت بالایی در برابر شرایط جوی دارد.
لایه EVA (اتیلن وینیل استات)
لایه‌های EVA، که به صورت فیلم‌های پلاستیکی شفاف هستند، برای محصور کردن سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند. این لایه‌ها سلول‌ها را در جای خود ثابت نگه می‌دارند و از نفوذ رطوبت و اکسیژن جلوگیری می‌کنند.
ورق پشتی (Back Sheet)
ورق پشتی در قسمت زیرین پنل قرار دارد و معمولاً از مواد پلیمری مانند تدلار ساخته می‌شود. این لایه از سلول‌ها در برابر رطوبت، گردوغبار و آسیب‌های مکانیکی محافظت می‌کند.
قاب آلومینیومی
قاب آلومینیومی دور پنل قرار می‌گیرد و به آن استحکام مکانیکی می‌بخشد. این قاب همچنین نصب پنل را روی سازه‌های نگهدارنده آسان‌تر می‌کند.
جعبه اتصال (Junction Box)
جعبه اتصال در پشت پنل قرار دارد و شامل دیودهای بای‌پس است که از آسیب به سلول‌ها در شرایط سایه جلوگیری می‌کنند. این جعبه همچنین محلی برای اتصال کابل‌های الکتریکی پنل به سیستم‌های خارجی است.
اتصالات الکتریکی
سیم‌ها و کانکتورهای الکتریکی برای انتقال جریان تولیدشده توسط سلول‌ها به اینورتر یا باتری استفاده می‌شوند. این اتصالات باید مقاوم در برابر شرایط محیطی باشند.
فرآیند ساخت پنل‌های خورشیدی
تولید سلول‌های خورشیدی
فرآیند ساخت با تولید سلول‌های خورشیدی آغاز می‌شود. این فرآیند شامل مراحل زیر است:
استخراج و خالص‌سازی سیلیکون: سیلیکون از شن کوارتز استخراج شده و با فرآیندهای شیمیایی به سیلیکون خالص تبدیل می‌شود.
تشکیل ویفرهای سیلیکونی: سیلیکون خالص به صورت شمش‌های بزرگ ذوب شده و به ویفرهای نازک برش داده می‌شود.
دوپینگ و تشکیل پیوند PN: ویفرها با افزودن مواد شیمیایی (مانند فسفر و بور) دوپ می‌شوند تا خاصیت نیمه‌رسانایی پیدا کنند و پیوند PN تشکیل شود.
ایجاد لایه‌های ضدبازتاب و الکترودها: یک لایه ضدبازتاب روی ویفرها اعمال می‌شود تا جذب نور افزایش یابد. سپس الکترودهای فلزی برای جمع‌آوری جریان الکتریکی اضافه می‌شوند.
مونتاژ سلول‌ها
سلول‌های خورشیدی به صورت سری یا موازی به هم متصل می‌شوند تا ولتاژ و جریان موردنظر تولید شود. این کار با استفاده از نوارهای فلزی نازک (Busbar) انجام می‌شود که جریان الکتریکی را بین سلول‌ها منتقل می‌کنند.
لامیناسیون
سلول‌های متصل‌شده بین لایه‌های EVA قرار می‌گیرند و سپس شیشه محافظ و ورق پشتی به آن اضافه می‌شود. این مجموعه در دستگاه لامیناتور تحت حرارت و فشار قرار می‌گیرد تا لایه‌ها به هم متصل شوند و یک واحد یکپارچه تشکیل دهند.
نصب قاب و جعبه اتصال
پس از لامیناسیون، قاب آلومینیومی دور پنل نصب می‌شود تا ساختار آن مستحکم شود. جعبه اتصال نیز در پشت پنل قرار می‌گیرد و کابل‌های الکتریکی به آن متصل می‌شوند.
آزمایش و کنترل کیفیت
پنل‌ها تحت آزمایش‌های مختلفی مانند تست راندمان، مقاومت در برابر شرایط محیطی و تست الکتریکی قرار می‌گیرند تا از کیفیت و عملکرد آن‌ها اطمینان حاصل شود.
بسته‌بندی و ارسال
پس از تأیید کیفیت، پنل‌ها بسته‌بندی شده و برای نصب در مقصد نهایی ارسال می‌شوند.
جمع بندی
پنل‌های خورشیدی از اجزای متعددی تشکیل شده‌اند که هر یک نقش مهمی در عملکرد و دوام آن‌ها دارند. فرآیند ساخت این پنل‌ها پیچیده است و نیازمند فناوری پیشرفته و کنترل کیفیت دقیق است. با پیشرفت تکنولوژی، راندمان و طول عمر پنل‌های خورشیدی افزایش یافته و هزینه تولید آن‌ها کاهش یافته است، که این امر به گسترش استفاده از انرژی خورشیدی در جهان کمک کرده است.
