پنل خورشیدی، اصلی ترین قطعه یک نیروگاه خورشیدی است. پنل خورشیدی، نور خورشید را دریافت و انرژی موجود در آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. هر پنل خورشیدی از یک صفحه تشکیل شده است که روی آن تعدادی سلول خورشیدی نصب شده است و سلول ها به واسطه خطوط مسی قلع اندود شده به یکدیگر متصل شده و تشکیل یک مدار الکتریکی را داده اند.
هر سلول خورشیدی از مواد نیمه هادی از جنس سیلیکون تشکیل شده است. از برخورد نور خورشید با سیلیکون، الکترون های آزاد شده و در یک جهت مشخص شروع به حرکت می کنند. در نتیجه جریان الکتریکی به وجود می آید. چون این جریان در یک جهت مشخص است، نوع جریان خروجی از نوع DC است.
تمامی سلول های پنل خورشیدی با یکدیگر سری و موازی شده اند که در نهایت به یک زوج سیم خروجی مثبت و منفی وصل شده است. زوج سیم خروجی پنل خورشیدی به طور معمول از پشت پنل و از محلی به نام Junction Box خارج می شود. منظور از Junction Box یک جعبه پلاستیکی مشکی رنگ است که به پشت پنل متصل می شود و سیم های خروجی پنل خورشیدی از آن خارج می شود. گاهی اوقات تعدادی دیود در آن قرار دارد که به دلایل حفاظتی در مدار پنل خورشیدی قرار گرفته و در ادامه در مورد آن صحبت خواهد شد.
صفحه ای که سلول های خورشیدی بر روی آن نصب شده است به طور معمول دارای یک شیشه محافظ است که از پوسیدگی خطوط مسی و همچنین سلول ها حفاظت می کند. همچنین از یک فریم آلمینیومی برای حفاظت بیشتر پنل خورشیدی دور تا دور صفحه استفاده می شود. البته در برخی پنل ها به نام Double Glass به جای فریم آلمینیومی، دو طرف صفحه شیشه محافظ قرار داده شده و هیچ فریمی دور تا دور صفحه وجود ندارد.
هر پنل خورشیدی دارای پارامتر های مختلفی است که در ادامه قصد داریم به هر کدام از آن ها جداگانه بپردازیم پس در ادامه با سولارنیرو همراه باشید.
مشخصات الکتریکی پنل خورشیدی
هر پنل خورشیدی دارای مشخصات الکتریکی نظیر ولتاژ، جریان و توان است که به طور معمول بر روی لیبلی که پشت پنل نصب می شود، نوشته می شود. این مقادیر توسط دو تست معروف به دست می آید که STC و NOCT نام دارند. در هر کدام از این تست ها، پنل خورشیدی در شرایط محیطی مشخص قرار می گیرند و خروجی آن ها اندازه گیری می شود. به طور معمول اطلاعات الکتریکی نوشته در پشت پنل، اطلاعات بدست آمده از تست STC است.
تست STC پنل خورشیدی
تست STC مخفف عبارت Standard Test Condition است که بیانگر تست استاندارد پنل خورشیدی است. شرایط انجام این تست به صورت زیر است:
- دمای سلول های پنل خورشیدی در حدود 25 درجه سانتی گراد
- مقدار تابش نور به سلول خورشیدی در حدود 1000 وات بر متر مربع
توان نوشته شده بر روی لیبل پنل خورشیدی از این تست بدست آمده و مطابق شرایط آزمایشگاهی است.
تست NOTC پنل خورشیدی
تست NOTC پنل خورشیدی مخفف Normal Test Condition است که تفاوت آن با تست STC بیشتر بر روی شدت تابش نور در تست است که برابر با 800 وات بر متر مربع است. مقادیر الکتریکی بدست آمده از این تست با واقعیت بیشتر همخوانی دارد، زیرا در واقعیت هم تابش خورشید نزدیک این عدد است و هم شرایط آب و هوایی دقیق تر در نظر گرفته شده است. تفاوت توان پنل خورشیدی در تست STC با تست NOTC در محیط ها و آب و هوا های مختلف بین 15 تا 40 درصد است.
توان پنل خورشیدی
همانطور که گفته شد توان درج شده در پشت پنل خورشیدی مطابق تست STC بوده و در واقعیت و در شرایط آب و هوایی این مقدار کمتر خواهد بود. همچنین در آب و هوای ابری که نور خورشید در دسترس نیست، توان پنل ممکن است به 5 الی 10 درصد مقدار ماکزیموم باشد. همچنین با تغییر جهت تابش خورشیدی در طول روز و در صورت استفاده از استراکچر با زاویه ثابت، مقدار توان در هر ساعت یکسان نیست و بر اساس آمار و میانگین تابشی در نقاط مختلف، برای هر نقطه جغرافیایی یک ضریب ثابت تابش سالانه اعلام می شود که بیانگر تعداد ساعتی است که در هر روز پنل دارای حداکثر توان است.
به طور مثال یک پنل 100 وات را در نظر بگیرید. این پنل خورشیدی در صورت استفاده از یک سازه با زاویه ثابت فقط در حدود 1 تا 2 ساعت توان تامین حداکثر توان را دارد. یعنی حداکثر 2 ساعت از روز 100 وات در دسترس است. 2 ساعت دیگر 80 درصد این پنل در دسترس است و به همین منوال، توان در ساعات آغازین روز و پایانی روز به حداقل مقدار خود می رسد.
همچنین در فصل زمستان این مقدار به دلیل کاهش