صفحه خورشیدی
صفحه خورشیدی از مونتاژ سلول‌های خورشیدی به وجود می‌آید. از آنجا که یک صفحهٔ خورشیدی مقدار محدودی انرژی تولید میکند، به همین دلیل تأسیسات شامل چند صفحهٔ خورشیدی هستند. صفحه‌های خورشیدی انرژی نورانی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند. صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی ساخته شده‌اند که وظیفه آنها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد.
تاریخچه صفحات خورشیدی
در دهه 1880 ميلادي ، سلول هاي فتوولتائيكي از جنس سلنيوم با راندمان 1 الي 2 % ساخته شدند . در سال 1954 ميلادي تكنولوژي ساخت سلول هاي فتوولتائيك از جنس سيليسيوم با راندمان 4% توسط لابراتوار بل توسعه يافت و بعدها اين راندمان به 11% افزايش پيدا كرد . در طول دهه 1960 عمده ترين كاربرد اين سلول ها در تامين نيروي الكتريكي مـاهواره هاي مدار زمين بود .
اوايل دهه 1970 ميلادي دوره ابداعات جديد در زمينه ساخت ، رانـدمان و كيفيت سلول هاي خورشيدي بود و فرصت هايي به منظور استفاده هاي زمينـي از ايـن سلـول ها به وجود آمد . در دهه 1980 ميلادي استفاده از سلول هاي فتوولتائيك جهت مصارفي چون ماشين حساب ، ساعت ، راديو ، شارژباتري ها و… رواج پيدا كرد . در اواسط دهه 1990 استفاده از اين سلول ها در سطح جهاني گسترش پيدا كرد. در ادامه با نحوه ساخت صفحات خورشیدی توسط زاوش مطلع خواهید شد.
عملکرد صفحات خورشیدی
- نور خورشید میلیون ها ذره کوچک انرژی که فوتون نامیده میشوند را از خود ساطع میکند .
- هنگامی که نور خورشید به صفحات خورشیدی بر خورد میکند ،مواد نیمه هادی درون آنها ذرات فوتون را جذب میکند.
- انرژی دریافت شده از فوتون ها الکترون ها را وادار به خروج از صفحات به صورت جریان برق مستقیم میکند و سیم های هادی جریان این برق را به سمت اینورتر ها هدایت میکنند.
- قبل از اینکه برق تولیدی بتواند مورد استفاده قرار بگیرد نیاز است که اینورتر برق را به برق جریان متناوب تبدیل کند.
- برق Ac تولید شده از انرژی خورشیدی تجدید پذیر از تابلوی برق به تمامی مصرف کنندگان در تمامی نقاط ساختمان هدایت میگردد.
- زمانی که سیستم شما انرژی مازاد بر مصرف تولید میکند به سمت شبکه برق هدایت شده ودر نتیجه شما میتوانید با فروش برق مازاد ،از هزینه های برق مصرفی خود بکاهید .
نحوه ساخت صفحات خورشیدی
- گام اول: ابتدا باید تکه های سیلیکون بههمراه مقداری بور در کوره مخصوص ذوب قرار گرفته شود. وجود بور در زمان ذوب شدن سیلیکون جامد باعث می شود آرایش پتانسیلی مثبت یا همان نیمه هادی های نوع P تشکیل گردد. عموما شکل کلی این کوره‌ها به شکل استوانه ای می باشد.
- گام دوم: بعد از پر شدن کوره و بستن آن به تدریج دمای کوره تا 1400 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. زمانی که تکه‌های جامد سیلیکونی تبدیل به مایع درخشانی شدند، بهترین زمان برای روند بلورسازی سیلیکون می‌باشد. در این زمان باید یک قطعه سیلیکون کریستال شده وارد مواد ذوب شده گردد. به محض ورود قطعه کریستاله درون مواد ذوب شده، باید در جهت عکس چرخش کوره شروع به حرکت کند.
این عمل باعث میشود سیلیکون‌های ذوب شده به کریستاله جذب گردد و به شکل ساختار بلوری کریستاله در بیایند. حال باید کمی کریستال را بالا ببریم تا شکل بلوری سیلیکون در ادامه آن تشکیل گردد. هرچقدر مقدار بلور بیشتر شود، سطح مواد ذوب شده کمتر میگردد. برای اینکه ارتباط تماسی قسمت بلور با مایع قطع نشوند، باید کوره به تدریج بالا برود و این کار تا تکمیل شدن بلورسازی ادامه پیدا کند.
- گام سوم: بعد از پایان مرحله بلورسازی باید قطعه بلور به مدت 60 ساعت در کوره بماند و دمای کوره به تدریج تا 150 درجه سانتی گراد کاهش یابد. در این زمان قطعه بلوری از کوره خارج میشود و برای هم عرض شدن کریستال بدست آمده ابتدا و انتهای کریستال بریده میشود و کریستال هم عرض شده به تکه های کوچک تقسیم می شود.
حال هر تکه بر روی صفحه‌ی فولادی قرار می‌گیرد. در این زمان با دستگاه های برش مخصوص هر یک برش داده میشوند تا به سطح مقطع مربعی شکل در بیایند. باید دقت شود گوشه‌های این مربع‌ها نیز باید بریده شده باشند.
- گام چهارم: در این مرحله باید قطعات مربعی را به ورقه های نازکی با ضخامت 400 میکرومتر تقسیم کنیم. این ورقه‌های بسیار نازک را ویفر می‌نامیم. حال باید ویفرهای بدست آمده را وارد اتاق تمیز (Clean room) کرده تا بتوانیم با انجام چند مرحله فرآیند شیمیایی و گرمایی ویفر خاکستری رنگ را تبدیل به سلول های آبی رنگ خورشیدی تبدیل کنیم، که این عمل با خوردگی شیمیایی سطح ویفر انجام میشود.
بعد از این کار سلول‌ها را در کوره قرار داده و لایه بسیار نازکی از فسفر روی سطح سلول‌ها قرار می‌گیرد. این عمل باعث می شود اتم‌های سطح سلول آرایش منفی بگیرند یا همان نیمه هادی نوع N تشکیل گردد.
با توجه به آرایش مثبت مابقی اتم‌های سلول در حقیقت یک پیوند P-N اتفاق می افتد که این پیوند باعث تولید برق در سلول های خورشیدی میشود.
گام آخر: اکنون برای حداکثرسازی جذب انرژی خورشید سلول‌ها را در خلا قرار داده و در این حالت روی سلول‌ها نیتریت سیلیکون ریخته میشود. که باعث تغییر رنگ سلول‌ها به آبی تیره میگردد. این عمل باعث میشود تا بازتاب نور خورشید به حداقل برسد. برای اتصال الکتریکال سلول‌ها باید ترمینال‌های فلزی برای سلول ایجاد کرد تا بتوانیم با سری موازی کردن پنلی با توان و ولتاژ مورد نظر برسیم.
در انتها این مجموعه را در یک فریم آلومینیومی قرار داده و سطح روی فریم به وسیله گلس پوشانده میشود. باید دقت شود که ترمینال‌های انتهایی مجموعه را در دسترس کاربر قرار دهیم. اکنون پنل خورشیدی یا فتوولتائیک آماده استفاده است.
سخن پایانی
امروز با توسعه روش های تولید ارزان قیمت مبدل های خورشیدی توسط دانشمندان مختلف در سرتاسر جهان این نوع انرژی جای خود را در زندگی مردم باز کرده است و می توان به جرآت گفت تا الان به خوبی توانسته به نیاز های مردم پاسخ مناسبی دهد.
