پروفیل و اتصالات
پروفیکس
پروفیل سنگین
براکت
سینی کابل
انواع بست
فلنج و اتصالات
وال پست
سیستم انکر
پیچ متری
عایق الاستومری
انواع کانالپنل خورشیدی
سامانه پنل خورشیدی (به انگلیسی: Solar Panel) مجموعه‌ای از تجهیزات است که انرژی تابشی خورشید را دریافت کرده و به برق تبدیل می‌کند؛ این برق برای مصارف مسکونی و تجاری قابل استفاده است.
سامانه‌های فتوولتائیک معمولاً از اجزایی مانند پنل یا ماژول‌های خورشیدی، اینورتر (مبدل جریان)، و در برخی موارد باتری، ردیاب خورشیدی و سیستم سیم‌کشی تشکیل می‌شوند.
یک پنل خورشیدی ممکن است به یک ماژول فتوولتائیک (PV)، پنل خورشیدی آب‌گرم یا مجموعه‌ای از ماژول‌های فتوولتائیک اشاره داشته باشد که به صورت الکتریکی با هم متصل و روی یک سازه نگه‌دارنده نصب شده‌اند. هر ماژول شامل تعدادی سلول خورشیدی است که به‌هم پیوسته‌اند.
پنل‌های خورشیدی معمولاً به عنوان بخشی از یک سامانه بزرگ‌تر فتوولتائیک به‌کار می‌روند تا در تأسیسات مسکونی یا تجاری، تولید و ذخیره برق را ممکن سازند.
ماژول‌ها با توان خروجی جریان مستقیم (DC) درجه‌بندی می‌شوند که این مقدار تحت شرایط تست استاندارد (STC) مشخص می‌شود. توان این ماژول‌ها معمولاً در بازه ۱۰۰ تا ۳۲۰ وات متغیر است. راندمان ماژول، تعیین‌کننده مساحت آن است؛ برای مثال، یک ماژول ۲۳۰ واتی با راندمان ۸٪ تقریباً دو برابر بزرگ‌تر از ماژولی با همان توان ولی راندمان ۱۶٪ خواهد بود.
در حال حاضر تنها تعداد محدودی از پنل‌ها دارای بازدهی بیش از ۱۹٪ هستند. یک ماژول منفرد تنها می‌تواند میزان مشخصی از انرژی تولید کند، بنابراین در اکثر تأسیسات، از چندین ماژول به‌صورت آرایه استفاده می‌شود.
سامانه‌های فتوولتائیک معمولاً شامل آرایه‌ای از ماژول‌های خورشیدی، یک مبدل (اینورتر)، و در برخی موارد باتری یا ردیاب خورشیدی و سیم‌کشی داخلی هستند.
تئوری و ساخت
ماژول‌های خورشیدی با بهره‌گیری از انرژی نور خورشید (فوتون‌ها)، از طریق اثر فتوولتاییک، الکتریسیته تولید می‌کنند. بیشتر این ماژول‌ها از سلول‌های سیلیکونی کریستالی مبتنی بر ویفر یا سلول‌های فیلم نازک ساخته شده از ترکیباتی مانند کادمیوم تلیورید یا سیلیکون تشکیل شده‌اند.
جزء سازه‌ای ماژول، که وظیفه تحمل وزن و حفاظت از اجزا را برعهده دارد، می‌تواند لایه بالایی یا پشتی ماژول باشد. این لایه‌ها سلول‌های حساس را در برابر آسیب‌های مکانیکی و نفوذ رطوبت محافظت می‌کنند. در حالی که اکثر ماژول‌ها به‌صورت سخت و غیرمنعطف طراحی شده‌اند، نوع نیمه‌منعطف آن‌ها نیز در بازار وجود دارد که معمولاً از سلول‌های فیلم نازک ساخته شده‌اند.
نخستین استفاده عملی از ماژول‌های خورشیدی به سال ۱۹۵۸ و صنعت فضایی بازمی‌گردد. در ساختار داخلی این ماژول‌ها، اتصالات الکتریکی به‌صورت سری برای دستیابی به ولتاژ مناسب و به‌صورت موازی برای افزایش جریان و بهره‌وری طراحی می‌شوند. سیم‌های خروجی، جریان تولید شده را از ماژول خارج می‌کنند و ممکن است از فلزاتی مانند نقره، مس یا سایر رساناهای غیرمغناطیسی ساخته شوند.
اتصال الکتریکی ماژول‌ها به سایر اجزای سامانه، از طریق رابط‌های استانداردی مانند MC3 و MC4 انجام می‌شود که مقاومت بالا در برابر شرایط جوی را تضمین می‌کنند. همچنین، برای جلوگیری از کاهش عملکرد در زمان سایه‌اندازی جزئی، از دیودهای بای‌پس در داخل یا بیرون ماژول‌ها استفاده می‌شود تا انرژی خروجی در حداکثر میزان ممکن باقی بماند.
برخی طراحی‌های پیشرفته‌تر ماژول‌های خورشیدی امروزی از سیستم‌های متمرکزکننده استفاده می‌کنند. در این فناوری، نور خورشید با استفاده از عدسی یا آینه متمرکز شده و به آرایه‌ای از سلول‌های کوچک‌تر تابیده می‌شود. این روش امکان استفاده از سلول‌هایی با هزینه پایین‌تر را فراهم می‌کند، بدون آنکه عملکرد کلی ماژول کاهش یابد.
بازده پنل خورشیدی
عملکرد و بهینه‌سازی ماژول‌های خورشیدی
ماژول‌های فتوولتاییک بسته به ساختار طراحی‌شده، قادرند انرژی نورانی را در بازه‌ای از فرکانس‌های نوری به الکتریسیته تبدیل کنند. با این حال، این ماژول‌ها توانایی پوشش کامل طیف خورشیدی را ندارند؛ بنابراین بخشی از انرژی خورشید به صورت حرارت یا نور بازتابی به هدر می‌رود. در شرایطی که ماژول‌ها با نور مونوکرومیک (تک‌طیفی) تغذیه شوند، راندمان عملکرد آن‌ها به‌مراتب بالاتر خواهد بود.
یکی از رویکردهای نوین طراحی، تقسیم نور به باندهای مختلف طول موج و هدایت هر بخش به سلول‌هایی است که برای آن محدوده خاص بهینه‌سازی شده‌اند. این روش می‌تواند بازدهی تبدیل انرژی را تا حدود ۵۰٪ افزایش دهد.
در حال حاضر، بالاترین راندمان ثبت‌شده برای تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته، حدود ۲۱.۵٪ است که در سلول‌های منفرد حتی پایین‌تر نیز می‌باشد. پربازده‌ترین ماژول‌های خورشیدی موجود در بازار، توان تولیدی در حدود ۱۷۵ وات بر مترمربع (W/m²) دارند.
مطالعات انجام‌شده در امپریال کالج لندن نشان می‌دهد که با پوشش سطح نیمه‌رساناهای ماژول‌ها با نانواستوانه‌های آلومینیومی – مشابه الیاف یا قطعات لگو – می‌توان بازده تبدیل نور را افزایش داد. این ساختارها باعث می‌شوند نور در مسیر طولانی‌تری درون ماده نیمه‌رسانا حرکت کرده و احتمال جذب فوتون‌ها بیشتر شود.
در گذشته، از نانوذرات طلا و نقره برای این منظور استفاده می‌شد، اما این فلزات در محدوده نور مرئی جذب بالایی داشتند و هزینه بالایی نیز ایجاد می‌کردند. اکنون مشخص شده است که آلومینیوم، با پخش نور در محدوده مرئی و مادون قرمز نزدیک و جذب در ناحیه فرابنفش، گزینه‌ای ارزان‌تر و کارآمدتر محسوب می‌شود. استفاده از این فلز سبک و ارزان، نه تنها راندمان را افزایش می‌دهد، بلکه باعث کاهش ضخامت فیلم و مصرف مواد اولیه نیز می‌شود.
محاسبه بازده پنل خورشیدی
بازده پنل‌های خورشیدی با استفاده از نقطه توان بیشینه یا MPP (Maximum Power Point) تعیین می‌شود. این مقدار ترکیبی از ولتاژ MPP و جریان MPP است که در مجموع حداکثر توان خروجی ممکن را ارائه می‌دهد. مبدل‌های خورشیدی از طریق فرآیند MPPT (Maximum Power Point Tracking) توان DC تولید شده را به توان AC تبدیل کرده و با ایجاد مقاومت الکتریکی بهینه در پنل، آن را در نقطه MPP نگه می‌دارند.
در سامانه‌هایی که از پنل‌های میکروتبدیلی استفاده می‌شود، هر پنل به‌طور مستقل و با سیم‌کشی موازی به مبدل متصل است. این طراحی باعث افزایش بازده کلی سیستم می‌شود، زیرا هر پنل به‌طور مجزا و متناسب با نور دریافتی خود عمل می‌کند، برخلاف پنل‌های سنتی که معمولاً به‌صورت سری متصل می‌شوند و وابسته به عملکرد کل مجموعه هستند.
بازار فعلی پنل‌های خورشیدی
امروزه، اکثر ماژول‌های خورشیدی موجود در بازار از سلول‌هایی بر پایه سیلیکون مونوکریستالی تولید می‌شوند. بر اساس آمار سال ۲۰۱۳، بیش از ۹۰ درصد از ظرفیت جهانی تولید فتوولتائیک به سلول‌های کریستالی سیلیکونی اختصاص داشته است؛ سهمی که همچنان بخش عمده بازار را در اختیار دارد.
