تأمین انرژی مورد نیاز بشر توسط منابع گوناگونی انجام میشود. بخش عمدهای از انرژی را سوختهای فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی تشکیل میدهد. گسترش منابع انرژی متنوع و تجدیدپذیر برای کاهش نشر کربن دی اکسید، متان و دیگر مواد مضر امری ضروری است. خورشيد از منابع انرژي رايگان، پاك و عاري از اثرات مخرب زيست محيطي است. در سالهای اخیر، استفاده از این منبع انرژی باعث به وجود آمدن کورهها و سلولهای خورشیدی مبدل انرژی شده است. سلول خورشیدی، وسیله ای است که انرژی خورشید را به وسیله اثر فوتوولتائیک و بدون اتصال به منبع ولتاژ خارجی به برق تبدیل میکند. پديده فوتوولتائیک فقط با برخي از طول موجها ايجاد ميشود، چون بستههای نور (فوتونها) بايد يك حداقل انرژي براي برانگيختن الكترونهای ماده را داشته باشند. بخشی از فوتونها که انرژی کافی برای برانگیختن الکترون در مولکول یا نیمه رسانا را نداشته باشند، توسط ماده فوتوولتاییک جذب نمیشوند. اگر انرژي فوتون بيشتر از ميزان انرژي لازم براي برانگيختن الکترون باشد، انرژی اضافی هدر میرود. اين دو پديده باعث ميشود که 70% از انرژي خورشيد بدون مصرف باقي بماند.
از جمله کاربردهای سلولهای خوشیدی عبارت است از:
تأمین نیروی حرکتی ماهوارهها و سفینههای فضایی
تأمین انرژی لازم برای دستگاههایی که نیاز به ولتاژهای کمی دارند (مانند ماشین حساب و ساعت)
تهیه برق شهر توسط نیروگاههای فوتوولتائیک
تأمین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک
مواد گوناگون با بازده و هزینههای ساخت متفاوت، در ساخت سلولهای خورشیدی استفاده شدهاند. این سلولها باید طوری طراحی شوند که بتوانند طول موجهای نور خورشید را که به سطح زمین میرسد با بازده بالا به انرژی مفید تبدیل کنند. موادی که برای ساخت سلولهای خورشیدی استفاده میشوند در چهار نسل قرار میگیرند.
| سلول خورشیدی | مزایا | معایب | |
| نسل اول | ویفرهای سیلیکون تک بلوری
(Single crystal silicon wafers, c-Si) |
1- دامنه طیف جذبی گسترده (12/1 الکترون ولت)
2- سیالیت بالای حامل |
1- هزینه های بالا: فناوریهای تولید پر هزینه مانند :
الف) استخراج سیلیسیوم از ماسه و خالص سازی آن قبل از رشد بلورها ب) مصرف بالای انرژی به هنگام رشد و برش شمشها 2- هدر رفتن بیشترین مقدار فوتونهای پر انرژی در انتهای طول موج آبی و بنفش به صورت حرارت 3- مصرف انرژی در حد سوختهای فسیلی |
| نسل دوم | سیلیکون بی شکل
(Amorphous silicon, a-Si) سیلیکون چند بلوری (Polycrystalline silicon, poly-Si) کادمیوم تلوراید (Cadmium telluride, CdTe) آلیاژ مس ایندیوم گالیوم دی سلناید (Copper indium gallium diselenide alloy, CIGS) |
1- هزینه پایین تولید
2- نیاز به مواد کمتر به دلیل پایین بودن نسبت هزینه به واحد توان (وات) و نیز سبک بودن 3- انعطاف پذیری و تأثیر آن در تطبیق پنلها روی سطوح منحنی شکل یا مواد انعطاف پذیر و سبک مانند پارچه ها 4- قابلیت لوله شدن |
1- بازده پایین تر نسبت به ویفرهای سیلیکونی نسل اول
2- نقصهای ذاتی به دلیل کیفیت پایین تر روش کنترل 3- عدم پایداری سیلیکون بی شکل 4- سمیت بالا |
| نسل سوم | سلولهای نانو بلور
(Nanocrystal solar cells) سلولهای فوتوالکتروشیمیایی (Photoelectrochemical cells, PEC) سلولهای پلیمری (Polymer solar cells) سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ (Dye sensitized solar cells, DSSC) |
1- فناوریهای کم انرژی جهت تولید انبوه
2- قابل کنترل بودن سلولهای پلیمری از نظر سنتز شیمیایی و همچنین هزینه پایین سنتز 3- کار کردن در شرایط نوری کم، بهبودپذیری و قابل شارژ بودن سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگ |
1- بازده پایین در مقایسه با ویفرهای سیلیکونی
2- سلولهای خورشیدی پلیمری: تخریب پذیری و کاهش کارایی در طول زمان به دلیل اثرات محیطی، گاف انرژی بالا 3- تخریب الکترودها توسط الکترولیت در سلولهای فوتوالکترو شیمیایی |
| نسل چهارم | بلورهای معدنی هیبرید شده داخل ماتریکس پلیمری
(Hybrid-inorganic crystals within a polymer matrix) |
1- قابلیت کنترل در حالت محلول
2- مواد کم هزینه (پلیمرها) 3- خود چیدمانی (مونتاژ) 4- نانو بلورهای قابل چاپ روی لایه پلیمری 5- بازده تبدیل انرژی بهبود یافته |
1- بازده کمتر نسبت به ویفرهای سیلیکونی
2- تخریب پذیر همانند سلولهای پلیمری 3- بهینه سازی مطابق با پلیمرهای رسانا و نانو بلورها |
بیشترین سلولهای خورشیدی تجاری از سیلیکون (بیش از 86%) ساخته میشوند.
ایران کشوری است که با وجود ٣٠٠ روز آفتابی در بیش از دو سوم مساحت خود و متوسط تابش ٤,٥ – ٥,٥ کیلووات ساعت بر متر مربع طی روز یکی از کشورهای با پتانسیل بالا در زمینه بهرهگیری از انرژی خورشیدی شناخته میشود. در دنیا نیز امروزه استفاده از نیروگاههای خورشیدی به عنوان یکی از منابع اصلی تولید انرژی در سطح کلان از سوی کشورهای مختلفی مورد
توجه قرار گرفته است و در این راستا سرمایه گذاریها در استفاده هرچه بیشتر از فناوری سلولهای خورشیدی، بهبود کارایی آنها و احداث نیروگاههای خورشیدی رو به گسترش است.
بررسي توجيه پذيري فني اقتصادي و مراحل اجرایي احداث مزارع خورشيدي فتوولتایيك:
1. هزينههاي سرمايهگذاري ثابت
2. هزينههاي قبل از بهرهبرداري
3. هزینههای بهرهبرداری
4. سرمایه در گردش
5. برآورد درآمد
6. تحلیل اقتصادی
7. آنالیز حساسیت
این شرکت آماده مشاوره، آموزش و پژوهش در زمینه مزارع خورشیدی می باشد.
