محاسبه توان، راندمان تولید برق و عمر مفید پنل های خورشیدی

پنل خورشیدی وسیله ای است که تابش خورشید را به طور مستقیم یا غیرمستقیم به انرژی الکتریکی از طریق اثر فوتوالکتریک یا اثر فتوشیمیایی با جذب نور خورشید تبدیل می کند.ماده اصلی اکثر صفحات خورشیدی "سیلیکون" است.فوتون ها توسط مواد سیلیکونی جذب می شوند.انرژی فوتون‌ها به اتم‌های سیلیکون منتقل می‌شود، که باعث انتقال الکترون‌ها و تبدیل شدن به الکترون‌های آزاد می‌شود که در دو طرف اتصال PN تجمع می‌کنند تا اختلاف پتانسیل ایجاد کنند.هنگامی که مدار خارجی روشن می شود، تحت تأثیر این ولتاژ، جریانی از مدار خارجی برای تولید یک توان خروجی مشخص وجود دارد.ماهیت این فرآیند عبارت است از: فرآیند تبدیل انرژی فوتون به انرژی الکتریکی.

محاسبه برق پنل خورشیدی

سیستم تولید برق AC خورشیدی از پانل های خورشیدی، کنترل کننده های شارژ، اینورترها و باتری ها تشکیل شده است.سیستم تولید برق DC خورشیدی شامل اینورتر نمی شود.برای اینکه سیستم تولید برق خورشیدی بتواند توان کافی برای بار را فراهم کند، لازم است هر جزء را با توجه به توان دستگاه الکتریکی به طور منطقی انتخاب کنید.توان خروجی 100 وات را در نظر بگیرید و از آن به مدت 6 ساعت در روز به عنوان مثال برای معرفی روش محاسبه استفاده کنید:

1. ابتدا مصرف وات ساعت در روز را محاسبه کنید (با احتساب تلفات اینورتر): اگر بازده تبدیل اینورتر 90٪ باشد، وقتی توان خروجی 100 وات است، توان خروجی واقعی باید 100W/90٪ باشد. =111W;اگر به مدت 5 ساعت در روز استفاده شود، توان خروجی 111 وات * 5 ساعت = 555 وات ساعت است.

2. محاسبه پنل خورشیدی: با توجه به زمان آفتابی موثر روزانه 6 ساعت و با توجه به راندمان شارژ و تلفات در طول فرآیند شارژ، توان خروجی پنل خورشیدی باید 555Wh/6h/70%=130W باشد.در میان آنها، 70 درصد انرژی واقعی مصرف شده توسط پنل خورشیدی در طول فرآیند شارژ است.

راندمان تولید انرژی پنل خورشیدی

راندمان تبدیل فوتوالکتریک انرژی خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی تا 24 درصد است که بالاترین راندمان تبدیل فوتوالکتریک در بین انواع سلول های خورشیدی است.اما ساخت سلول های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی آنقدر گران است که هنوز به طور گسترده و جهانی در تعداد زیاد مورد استفاده قرار نگرفته اند.سلول های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی از نظر هزینه تولید ارزان تر از سلول های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی هستند، اما راندمان تبدیل فوتوالکتریک سلول های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی بسیار پایین تر است.علاوه بر این، عمر سلول های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی نیز کوتاه تر از سلول های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی است..بنابراین، از نظر عملکرد هزینه، سلول های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی کمی بهتر هستند.

محققان دریافته اند که برخی از مواد نیمه هادی مرکب برای فیلم های تبدیل فوتوالکتریک خورشیدی مناسب هستند.به عنوان مثال، CdS، CdTe.نیمه هادی های مرکب III-V: GaAs، AIPInP و غیره.سلول های خورشیدی لایه نازک ساخته شده از این نیمه هادی ها راندمان تبدیل فوتوالکتریک خوبی را نشان می دهند.مواد نیمه هادی با شکاف های باند انرژی گرادیان متعدد می توانند محدوده طیفی جذب انرژی خورشیدی را گسترش دهند و در نتیجه راندمان تبدیل فوتوالکتریک را بهبود بخشند.به طوری که تعداد زیادی از کاربردهای عملی سلول های خورشیدی لایه نازک چشم انداز وسیعی را نشان می دهد.در میان این مواد نیمه هادی چند جزئی، Cu(In,Ga)Se2 ماده ای عالی برای جذب نور خورشید است.بر اساس آن، سلول های خورشیدی لایه نازک با راندمان تبدیل فوتوالکتریک به طور قابل توجهی بالاتر از سیلیکون قابل طراحی است و نرخ تبدیل فوتوالکتریک قابل دستیابی 18٪ است.

طول عمر پنل های خورشیدی

طول عمر پنل های خورشیدی بر اساس مواد سلول ها، شیشه های سکوریت شده، EVA، TPT و غیره تعیین می شود. به طور کلی عمر پنل های ساخته شده توسط سازندگانی که از مواد بهتر استفاده می کنند می تواند به 25 سال برسد، اما با تاثیر محیط، سلول های خورشیدی مواد تخته به مرور زمان پیر می شوند.در شرایط عادی، برق پس از 20 سال استفاده 30 درصد و پس از 25 سال استفاده 70 درصد کاهش می یابد.