آشنایی با سلول های خورشیدی

آشنایی با سلول های خورشیدی : خورشید یک منبع تمام نشدنی از انرژی پاک است که میلیاردها سال انرژی مورد نیاز زمین را تامین کرده و سبب بقای زمین و موجودات ساکن در آن شده است. این گوی طلایی آتشین منبعی غنی و تجدید پذیر سوخت برای همه ی موجودات است. با پیشرفت تکنولوژی انسان توانست با جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به انرژی الکتریسیته دست پیدا کند. برقی که نه تمام می‌شود و نه به محیط زیست آسیب می‌رساند. در ادامه این مقاله به بررسی بیشتر سلول‌های خورشیدی می‌پردازیم.

سلول های خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی، دستگاهی است که از تابش نور خورشید برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کند. این سلول‌ها از بیشترین توان خورشیدی در مناطقی که آفتابی و شرایط آب و هوایی مناسب دارند، بهره می‌برند. از آنجا که این تکنولوژی بر اساس انرژی خورشیدی عمل می‌کند، به عنوان یک راهکار پایدار در مقابل تغییرات آب و هوایی و کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای مطرح شده است. سلول‌های خورشیدی در بسیاری از کاربردهای مختلف، از جمله تولید برق در ساختمان‌ها، خودروهای الکتریکی، ماهواره‌ها، کشتی‌ها، وسایل نقلیه سبک و بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تاریخچه سلول های خورشیدی

تاریخچه سلول‌های خورشیدی به دهه ۱۸۳۹ با بازتاب نور توسط عنصر سلنیوم توسط فردیناند برتولومی کامپتون بازمی‌گردد. اما اولین سلول خورشیدی عملی با عملکرد بهتر توسط چارلز فرتس بسیاری از ایده‌های کامپتون را بهره برد. در دهه ۱۹۵۰، برای استفاده در برنامه‌های فضایی از سلول‌های خورشیدی استفاده شد. اما با افزایش نیاز به انرژی در دهه ۱۹۶۰، بیشتر به تحقیق و توسعه در زمینه سلول‌های خورشیدی پرداخته شد.

در دهه ۱۹۷۰، سلول‌های خورشیدی با کارایی بهتر و هزینه کمتری تولید شدند و در نتیجه، برای استفاده در بسیاری از کاربردهای خانگی و صنعتی، به طور گسترده استفاده شدند. به طور کلی، تاریخچه سلول‌های خورشیدی نشان می‌دهد که این فناوری از دهه ۱۸۳۹ تاکنون به طور چشمگیری پیشرفت کرده است و امیدواریم که در آینده نیز به همین نحوه پیشرفت خود ادامه دهد.

استفاده از سلول‌های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی در بسیاری از برنامه‌های کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در برخی از کاربردهای آن‌ها شامل تولید برق در خانه‌ها، مسافرت، کارخانجات و حتی سیستم‌های فضایی و ماهواره‌ها است. سلول‌های خورشیدی همچنین در سیستم‌های تصفیه آب، خودروهای الکتریکی، ساختمان‌های سبز و بسیاری از برنامه‌های دیگر نیز استفاده می‌شوند.

ویژگی‌های سلول‌های خورشیدی

ویژگی‌های سلول‌های خورشیدی شامل کارایی، قابلیت حمل و نقل، مقاومت، طول عمر، قیمت و فناوری ساختار می‌شوند. سلول‌های خورشیدی با کارایی بالا، یعنی توانایی تولید انرژی بیشتر از سلول‌های خورشیدی دیگر، برای بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. قابلیت حمل و نقل سلول‌های خورشیدی نیز یکی از ویژگی‌های آن‌هاست که می‌توانند به راحتی در سیستم‌های مختلف جایگذاری شوند. مقاومت سلول‌های خورشیدی در برابر آب، گرد و غبار و دیگر عوامل محیطی نیز باعث می‌شود که آن‌ها برای بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند.

طول عمر سلول‌های خورشیدی نیز به طور متوسط حدود ۲۵ سال است. در نتیجه، سلول‌های خورشیدی برای کاربردهای بلند مدت بسیار مناسب هستند. قیمت سلول‌های خورشیدی در سال‌های اخیر به طور قابل توجهی کاهش یافته است و اکنون هزینه‌ای برای تولید برق از سلول‌های خورشیدی به شدت رقابتی شده است. در نتیجه، استفاده از سلول‌های خورشیدی در بسیاری از کاربردهای خانگی و صنعتی باعث کاهش هزینه و بهبود کارایی شده است.

اجزای سلول‌های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی شامل چندین لایه نیمه‌رسانایی هستند. لایه‌های مختلف این سلول‌ها شامل لایه جامد، لایه نیمه‌رسانا و لایه فلزی هستند. در هنگام تابش نور خورشید، الکترون‌ها در لایه نیمه‌رسانا جابجا می‌شوند و در نتیجه جریان الکتریکی تولید می‌شود. لایه فلزی نیز برای جمع آوری جریان الکتریکی تولید شده در سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود.

در کل، سلول‌های خورشیدی یکی از مهم‌ترین فناوری‌های پاک و با اثرات زیست محیطی کم هستند. برای افزایش استفاده از این فناوری در بسیاری از کاربردها، باید به بهبود کارایی و کاهش هزینه سلول‌های خورشیدی توجه شود.

کاربرد انرژی خورشیدی

• سیستم های فتوبیونوژیک: تغییراتی که در حیات و زیست گیاهان و جانداران به وسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد می گردد.
• سستم های شیمیایی :تغییرات شیمیایی در اثر نور خورشید در الکترولیز های نوری و سلول های فتوولتاییک الکتروشیمی وتاسیسات تهیه هیدروژن.
• سیستم های حرارتی و برودتی: شامل سیستم های تهیه آبگرم
• گرمایش و سرمایش ساختمان ها
• تهیه آب شیرین
• سیستم های انتقال و پمپاژ
• سیستم های تولید فضای سبز(گلخانه ها)
• خشک کن ها و اجاق خورشیدی
• سیستم های سرد سازی
• برج های نیرو
• خشک کن های خورشیدی
• نیروگاه های خورشیدی
• سیستم های فتو ولتائیک: تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی در سلول های خورشیدی

مزایای استفاده از سلول های خورشیدی

پایداری

یکی از بزرگترین مزایای استفاده از سلول‌های خورشیدی، پایداری آن‌ها است. این سلول‌ها به دلیل عدم تولید هیچ گونه گازهای آلودگی، برای محیط زیست بسیار مفید هستند.

انعطاف‌پذیری

سلول‌های خورشیدی انعطاف پذیر هستند و می‌توانند به اشکال و اندازه‌های مختلفی ساخته شوند. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا این سلول‌ها را در مکان‌های مختلف و در برخی از برنامه‌های خاص استفاده کنند.

هزینه‌های کم

با پیشرفت تکنولوژی، هزینه‌های تولید سلول‌های خورشیدی به شدت کاهش یافته‌اند. همچنین، تکنولوژی تولید سلول‌های خورشیدی هر روز بهبود می‌یابد، در نتیجه هزینه‌ها همچنان به سمت کاهش می‌روند.

عمر طولانی

عمر سلول‌های خورشیدی به طور قابل توجهی بیشتر از سایر روش‌های تولید انرژی است. این ویژگی از آن‌ها یک گزینه مناسب برای استفاده در برنامه‌هایی است که نیاز به تولید انرژی طولانی مدت دارند.

صرفه‌جویی در مصرف انرژی

استفاده از سلول‌های خورشیدی در تولید انرژی به طور معمول مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. به طور خاص، در برنامه‌هایی که به نظر می‌رسد در شب‌ها و یا در شرایط کم نوری نیاز به انرژی دارند، می‌توان از سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی برای نگه داشتن انرژی تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی استفاده کرد.

عدم نیاز به سوخت

سلول‌های خورشیدی برای تولید انرژی به هیچ گونه سوختی نیاز ندارند. این ویژگی سلول‌های خورشیدی را به یک گزینه جذاب برای محیط‌زیست و صنعتی می‌کند.

محلول پذیری

سلول‌های خورشیدی به راحتی قابل حمل و نصب در مکان‌های مختلف هستند. این ویژگی از آن‌ها یک گزینه مناسب برای استفاده در مکان‌هایی است که به دلیل ارتفاع، دوری و یا دسترسی آسان به شبکه برق، استفاده از روش‌های دیگر تولید انرژی غیر ممکن است.

به طور خلاصه، استفاده از سلول‌های خورشیدی به عنوان یک راهکار پایدار، اقتصادی و عملکرد بالا برای تولید انرژی مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌های تولید، سلول‌های خورشیدی به شدت در حال شناخته شدن و استفاده شدن در سراسر جهان هستند.