آشنایی با ساختار و ویژگی های سلول خورشیدی پلی کریستال

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستال به دلیل ترکیب مناسبی از کارایی و هزینه، در سال‌های اخیر به عنوان یکی از گزینه‌های محبوب در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر شناخته شده‌اند. این نوع سلول‌ها با وجود داشتن ساختار کریستالی چندوجهی و به تبع آن، راندمان پایین‌تر در تبدیل انرژی خورشیدی به برق نسبت به سلول‌های مونوکریستال، به دلیل قیمت مقرون به صرفه و امکان تولید انبوه، در پروژه‌های مختلفی از جمله نیروگاه‌های بزرگ و سیستم‌های خانگی به کار گرفته شده‌اند.

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستالی به عنوان یکی از فناوری‌های رایج در میان انواع سلول‌های خورشیدی نسل اول شناخته می‌شوند. این نوع سلول‌ها با وجود داشتن ساختار کریستالی چندوجهی و به همین دلیل، کارایی کمتری نسبت به سلول‌های مونوکریستالی در تبدیل انرژی خورشیدی به برق دارند، اما به خاطر قیمت مناسب و امکان تولید انبوه، در چند دهه گذشته به گزینه‌ای مناسب برای تأمین انرژی پاک تبدیل شده‌اند.

1. فناوری ساخت سلول خورشیدی سیلیکونی پلی­ کریستال

سلول‌های خورشیدی پلی‌کریستال همانند سلول‌های مونوکریستال از بلورهای سیلیکون تشکیل می‌شوند. اما روش تولید این دو نوع سلول متفاوت است؛ در فرآیند ساخت سلول‌های مونوکریستال، پلی‌سیلیکون در دماهای بالا ذوب شده و سپس به صورت بلورهای منظم و تک‌جهتی شکل‌دهی و رشد می‌کند.

در فرآیند تولید سلول‌های پلی کریستالی، پلی سیلیکون که در دمای بالا ذوب شده است، به جای اینکه به شکل یک بلور منظم و تک‌جهتی رشد کند، در قالب‌های بزرگ به طور طبیعی خنک می‌شود و به صورت مکعب‌هایی از بلورهای چندوجهی شکل می‌گیرد. به عبارت دیگر، این مکعب‌ها از بلورهای متنوع سیلیکون تشکیل شده‌اند که به صورت تصادفی کنار هم قرار گرفته‌اند. در مقابل، شمش‌های مونوکریستال تنها از یک بلور واحد تشکیل می‌شوند.

در مرحله بعد، بلوک‌های مکعبی از نوع پلی‌کریستال به ورقه‌های بسیار نازکی برش می‌خورند که به این ورقه‌ها ویفر گفته می‌شود. در نهایت، این ویفرها به عنوان مواد اولیه برای تولید سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستال مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از تفاوت‌های موجود در فرآیند تولید سلول‌های مونوکریستال و پلی‌کریستال این است که ویفرهای سیلیکونی پلی‌کریستال دارای ضخامت بیشتری نسبت به ویفرهای مونوکریستال هستند.

2. راندمان و کارایی این سلول­ ها

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستالی در سال‌های اخیر به عنوان یکی از گزینه‌های محبوب در بازار انرژی خورشیدی شناخته شده‌اند. بازده این سلول‌ها معمولاً در محدوده 17 تا 19 درصد قرار دارد که اگرچه کمتر از سلول‌های مونوکریستالی است، اما به دلیل قیمت مناسب آن‌ها، هنوز به طور محدود تولید می‌شوند و در برخی پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یکی از عوامل موثر بر کارایی سلول‌های پلی‌کریستالی، نوع ساختار بلوری آن‌ها می‌باشد. همان‌طور که گفته شد، در این سلول‌ها بلورهای سیلیکون به شکل نامنظم کنار هم قرار گرفته‌اند که این موضوع بر حرکت الکترون‌ها درون ساختار سلول تاثیر می‌گذارد. این وضعیت می‌تواند باعث کاهش کارایی در تبدیل انرژی خورشیدی به برق شود.

با این وجود، سلول‌های پلی‌کریستالی دارای مزایای منحصر به فردی هستند. روش تولید آن‌ها نسبت به سلول‌های مونوکریستالی آسان‌تر و ارزان‌تر است. این خصوصیت موجب می‌شود که هزینه نهایی این سلول‌ها پایین‌تر باشد.

سلول های خورشیدی چگونه کار میکنند؟

3. مزایا و معایب استفاده از سلول خورشیدی پلی کریستال

سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستالی به عنوان یکی از گزینه‌های متداول در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر، دارای مزایای خاصی هستند. یکی از اصلی‌ترین این مزایا، هزینه پایین تولید آن‌هاست که ناشی از فرآیند ساخت ساده‌تر این نوع سلول‌ها می‌باشد. این ویژگی موجب می‌شود که پنل‌های پلی‌کریستالی برای پروژه‌هایی با محدودیت مالی، به راحتی در دسترس قرار گیرند و امکان نصب آن‌ها در مکان‌های مختلف فراهم شود.

4. کاربردهای سلول خورشیدی سیلیکونی پلی ­کریستال

با وجود اینکه سلول‌های مونوکریستال به عنوان آینده بازار انرژی خورشیدی شناخته می‌شوند، اما قیمت رقابتی سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستالی باعث شده است که بسیاری از کشورهای در حال توسعه هنوز به این فناوری برای تأمین انرژی پایدار و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی روی آورند. این نوع سلول‌ها به ویژه در مناطقی که فضای کافی برای نصب پنل‌های خورشیدی وجود دارد و با محدودیت‌های مالی مواجه هستند، به دلیل هزینه پایین خود، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

5. تأثیر شرایط جوی بر عملکرد این سلول­ ها

شرایط جوی تأثیر زیادی بر روی عملکرد سلول‌های سیلیکونی پلی‌کریستالی دارند و می‌توانند به شکل مستقیم بر بازده تولید انرژی آن‌ها اثر بگذارند. یکی از عوامل کلیدی در این زمینه، دما است. در دماهای بالا، معمولاً سلول‌های خورشیدی کارایی کمتری دارند؛ زیرا افزایش دما منجر به کاهش ولتاژ خروجی می‌شود. این مسئله به ویژه در نواحی گرم و خشک قابل مشاهده است، جایی که دما می‌تواند به طور چشمگیری افزایش یابد و در نتیجه کارایی سیستم‌های خورشیدی را تحت تأثیر قرار دهد.

علاوه بر دما، شرایط نوری و وجود ابرها نیز بر کارایی این سلول‌ها تأثیرگذار است. در روزهای ابری، شدت نور خورشید به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این امر به ویژه برای سلول‌های پلی‌کریستالی که به نور مستقیم خورشید حساس‌تر هستند، می‌تواند مشکلاتی به وجود آورد. این نوع سلول‌ها معمولاً در شرایط نوری کم، عملکرد کمتری نسبت به سلول‌های مونوکریستالی از خود نشان می‌دهند و به همین دلیل در روزهای ابری یا بارانی، تولید انرژی آن‌ها به شدت افت می‌کند.