سلول خورشیدی
سلول خورشیدی؛ قطعهای الکترونیکی و مبدلِ مستقیمِ نور خورشید به برق.
کارشناسان معتقدند، میزان مصرف انرژی جهان تا سالهای آینده افزایش چشمگیری خواهد داشت؛ منابع انرژی فسیلی بهعلت محدودیت و ایجاد آلودگی، نمیتوانند انرژی جهان را تأمین کنند و اینگونه استفاده از منابع جدیدِ انرژی، ضروری مینماید.[۱] خورشید، یک منبع انرژی پایدار و منحصربهفرد برای کرهٔ زمین است؛[۲] سلول خورشیدی که از لایههای نیمههادی، اتصالات و دیودها تشکیل شده است، انرژی تابشی نور خورشید را به انرژی الکتریکی،[۳] با بازدهی پنج تا بیست درصد تبدیل میکند.[۴]
انرژی خورشیدی
شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن، به دوران سفالگری برمیگردد؛ روحانیون معابد، آتشدانهای محرابها را به کمک انرژی خورشیدی روشن میکردند. ارشمیدس با استفاده از انرژی خورشیدی ناوگان روم را به آتش کشید. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیانِ باستان، استفادهٔ صحیح و مؤثر آنها از انرژی خورشیدی را نشان میدهد.[۵] منبع بیش از نود درصد انرژیها بهجز انرژی زمین گرمایی و هستهای، خورشید است. استاندارد استفاده از انرژی خورشیدی ۳/۵ کیلووات ساعت بر مترمربع است که اگر در منطقهای کمتر از این میزان باشد، نمیتوان از این انرژی استفاده کرد.[۶]
پیشینهٔ سلول خورشیدی
الکساندر ادموند بکرل (Alexandre-Edmond Becquerel)، فیزیکدان فرانسوی، پدیدهٔ فتوولتائیک را در سال ۱۸۳۰م با مشاهدهٔ افزایش ولتاژ باتری هنگام تابش نور خورشید بر صفحات آن، کشف کرد. در سال ۱۹۰۴م هالواتس (Halwats) ترکیبی از مس و اکسید مسِ حساس به نور کشف کرد. اولین سلول خورشیدی سیلیکونی با بازده کمتر از یک درصد، در سال ۱۹۴۱م توسط راسل (Russell) کشف شد. در سال ۱۹۵۴م سلول خورشیدی با بازدهی شش درصد توسط بِل (Bell) و همکارانش ساخته شد. در سال ۱۹۵۸م شرکت هافمن الکترونیک، سلولهایی با وزن کم و با بازدهی نُه درصد ساخت. در سال ۱۹۸۰م اولین سلول خورشیدی با استفاده از مواد آلی ساخته شد.[۷]
پدیدهٔ فتوولتائیک و سلول خورشیدی
اثر فتوولتائیک پدیدهای است که در آن الکترون بعد از جذب انرژی، یک پرتو الکترومغناطیسی مانند پراش اشعهٔ ایکس یا نور مرئی گسیل میکند.[۸] سلولهای خورشیدی، هشتضلعی و سیاه مایل به آبی و در ابعاد چند سانتیمتری هستند. از بههم پیوستن سلولهای خورشیدی ماژول خورشیدی و از بههم پیوستن ماژولها، پنل خورشیدی ایجاد میشود.[۹]
انواع سلولهای خورشیدی
سلولهای خورشیدی تا سه نسل فناوری پیش رفتهاند:
- نسل اول؛ سلولهای خورشیدی سیلیکونی بلوری که در شرایط آزمایشگاهی بازدهی بیست درصد و در تولید صنعتی بازدهی پانزده درصد دارند؛ سلولهای این نسل، ۹۰/۶ درصد سهم بازار را تشکیل میدهند و هزینهٔ تولید بالایی دارند.
- نسل دوم؛ سلولهای خورشیدی غیرسیلیکونی هستند که شامل لایههای نازک کادمیم تِلوراید، CIGS و پروسکایتی هستند. این نسل از سلولها هزینهٔ تولید و بازده پایینی دارند و ۹/۶ درصد سهم بازار را از آن خود کردهاند.
- نسل سوم؛ این نوع از سلولهای خورشیدی فناوریهای نوظهور و بر پایهٔ مواد آلی و چندپیوندی هستند که شامل سلولهای حساسشده با رنگ، سلولهای آلی، متمرکزکننده و سایر فناوریها هستند و هزینهٔ تولید پایین و بازده بالا دارند.[۱۰]
کاربرد سلولهای خورشیدی
- تأمین نیازهای حرکتی ماهوارهها و سفینههای فضایی
- تهیهٔ برق شهر بهوسیلهٔ نیروگاهها
- تأمین نیروی لازم برای حرکت خودروها و قایقهای کوچک[۱۱]
- استفاده در ساختمانها برای تأمین آب گرم مصرفی، گرما و سرمای مورد نیاز و روشنایی[۱۲]
- استفاده در ماشینحساب، ساعت، رادیو، وسایل بازی کودکان و هر چیزی که با باطری خشک کار میکند.[۱۳]
مزایا و معایب استفاده از سلول خورشیدی
متخصصان مزایا و معایب سلولهای خورشیدی را به قرار زیر گفتهاند:
مزایا
- رایگان، بیپایان بودن و دسترسی همیشگی به انرژی خورشیدی
- عدم انتشار گازهای آلایندهٔ محیطزیست
- عمر زیاد و استهلاک پایین
- قابلیت طراحی با توجه به نیاز
- هزینهٔ نگهداری پایین
- ایمن و بیخطر[۱۴]
- قابل استفاده در مناطق دورافتاده[۱۵]
- سهولت استفاده و نگهداری[۱۶]
- قابل نصب در پشتبام و عدم اِشغال فضای خانه.[۱۷]
معایب
نیروگاههای خورشیدی ایران
نخستین بار در ایران، شرکت برق آفتابی هدایت نور یزد در سال ۱۳۷۱ش، خط تولید پنلهای خورشیدی را در تهران راهاندازی کرد. از سال ۱۳۸۸ش تا ۱۴۰۰ش، ۳۴ نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک به بهرهبرداری رسیده است. نیروگاههای خورشیدی در ایران شامل نیروگاه خورشیدی شیراز، تبریز، یزد، طالقان، بیرجند، ملارد، امیرکبیر، الهیه در مشهد، خلیج فارس در استان همدان، مکران در استان کرمان است.[۲۰]
سهم نیروگاههای خورشیدی در تأمین برق ایران
بیش از دو سوم شهرهای ایران، ۳۰۰ روز آفتابی در سال دارند. کارشناسان ادعا کردهاند، اگر در یک مساحت صد در صد کیلومتر نیروگاه خورشیدی در ایران احداث شود، ۶۰ هزار مگاوات برق، معادل مصرف کل کشور تولید میشود؛ این کار نیاز به هزینهٔ ده میلیارد دلاری دارد. در حالی که برای تأمین همین میزان برق از طریق سوخت، ۵۵ میلیارد دلار باید هزینه کرد.[۲۱] در سال ۱۴۰۰ش نیروگاههای خورشیدی با تولید ۴۵۵/۵ مگاوات برق و سهم ۵۰/۳۸ درصدی، مقام نخست را در میان انرژیهای تجدیدپذیر به خود اختصاص دادند.[۲۲]
پانویس
- ↑ آذرم، «نسلهای مختلف سلولهای خورشیدی و مکانیزم عملکرد آنها»، 1396ش، ص436.
- ↑ توکلی قاضی جهانی، «استفاده از سلولهای خورشیدی جهت تأمین انرژی ساختمانها»، 1396ش، ص615.
- ↑ رزاقی و موسوی، «آنالیز عملکرد سلول خورشیدی مبتنی بر تغییرات دما و تابش»، 1392ش، ص2.
- ↑ آذرم، «نسلهای مختلف سلولهای خورشیدی و مکانیزم عملکرد آنها»، 1396ش، ص436.
- ↑ پیرزادی و دیگران، «نقش سلولهای خورشیدی در معماری پایدار شهر کرمانشاه»، 1396، ص599.
- ↑ گهواربند، «انرژی خورشیدی؛ انرژی نو در عصر نوین»، 1396ش، ص1.
- ↑ حبیبی و مریدویسی، «بررسی سلولهای خورشیدی و عوامل تأثیرگذار بر روی آن»، 1394ش، ص2.
- ↑ حبیبی و مریدویسی، «بررسی سلولهای خورشیدی و عوامل تأثیرگذار بر روی آن»، 1394ش، ص3.
- ↑ «سلول خورشیدی چیست؟ از صفر تا صد»، وبلاگ فرادرس.
- ↑ آذرم، «نسلهای مختلف سلولهای خورشیدی و مکانیزم عملکرد آنها»، 1396ش، ص438.
- ↑ میرزایی و پرزیوند، «دانش و صنعت کاربرد سلولهای خورشیدی»، 1393ش، ص3.
- ↑ توکلی قاضی جهانی، «استفاده از سلولهای خورشیدی جهت تأمین انرژی ساختمانها»، 1396ش، ص620.
- ↑ «نگاهی به انرژیهای نو و کارکردها»، وبسایت فنی.
- ↑ محمدی و دیگران، «ماکزیمم توان سلولهای خورشیدی»، 1395ش، ص3.
- ↑ خدابندهلو، «مزایا و معایب سلولهای خورشیدی»، وبسایت اِنلاین.
- ↑ گهواربند، «انرژی خورشیدی؛ انرژی نو در عصر نوین»، 1396ش، ص1.
- ↑ توکلی قاضی جهانی، «استفاده از سلولهای خورشیدی جهت تأمین انرژی ساختمانها»، 1396ش، ص620.
- ↑ محمدی و دیگران، «ماکزیمم توان سلولهای خورشیدی»، 1395ش، ص3.
- ↑ گهواربند، «انرژی خورشیدی؛ انرژی نو در عصر نوین»، 1396ش، ص1.
- ↑ «نیروگاههای خورشیدی در ایران»، وبسایت دادمان یزد.
- ↑ «لزوم ارتقای مهم انرژیهای نو و تجدیدپذیر»، شبکۀ اطلاعرسانی نفت و انرژی شانا.
- ↑ «نیروگاههای خورشیدی چه سهمی از تولید برق کشور دارند؟»، خبرگزاری جمهوری اسلامی.
منابع
- «سلول خورشیدی چیست؟ از صفر تا صد»، وبلاگ فرادرس، تاریخ درج مطلب: ۱۳ دی ۱۳۹۹ش.
- «لزوم ارتقای مهم انرژیهای نو و تجدیدپذیر»، وبسایت شبکهٔ اطلاعرسانی نفت و انرژی شانا، ۱۸ مهر ۱۳۹۴ش.
- «نگاهی به انرژیهای نو و کارکردها»، وبسایت فنی، تاریخ بازدید: ۲۵ مرداد ۱۴۰۱ش.
- «نیروگاههای خورشیدی چه سهمی از تولید برق کشور دارند؟»، خبرگزاری جمهوری اسلامی، تاریخ درج مطلب: ۵ آذر ۱۴۰۰ش.
- «نیروگاههای خورشیدی در ایران»، وبسایت دادمان یزد، تاریخ بازدید: ۲۵ مرداد ۱۴۰۱ش.
- آذرم، برهان، «نسلهای مختلف سلولهای خورشیدی و مکانیزم عملکرد آنها»، اولین کنفرانس بینالمللی فناوری و انرژی سبز، ۱۳۹۶ش.
- پیرزادی، مهدیس و دیگران، «نقش سلولهای خورشیدی در معماری پایدار شهر کرمانشاه»، کنفرانس بینالمللی فناوری و انرژی سبز، ۱۳۹۶ش.
- توکلی قاضی جهانی، محمدعلی، «استفاده از سلولهای خورشیدی جهت تأمین انرژی ساختمانها»، ششمین کنفرانس انرژیهای تجدیدپذیر و تولید پراکندهٔ ایران، ۱۳۹۶ش.
- حبیبی، پیمان و مریدویسی، هومن، «بررسی سلولهای خورشیدی و عوامل تأثیرگذار بر روی آن»، کنفرانس بینالمللی پژوهشهای کاربردی در فناوری اطلاعات، کامپیوتر و مخابرات، ۱۳۹۴ش.
- خدابندهلو، نسیم، «مزایا و معایب سلولهای خورشیدی»، وبسایت اِنلاین، تاریخ درج مطلب: ۶ آذر ۱۳۹۹ش.
- رزاقی، مجید و موسوی، سید مهدی، «آنالیز عملکرد سلول خورشیدی مبتنی بر تغییرات دما و تابش»، سومین کنفرانس بینالمللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، ۱۳۹۲ش.
- گهواربند، سمیه، «انرژی خورشیدی؛ انرژی نو در عصر نوین»، دومین همایش بینالمللی افقهای نوین در علوم کشاورزی، ۱۳۹۶ش.
- محمدی، حسن و دیگران، «ماکزیمم توان سلولهای خورشیدی»، دومین همایش ملی فناوریهای نوین دریایی، ۱۳۹۵ش.
- میرزایی، زهره و پرزیوند، هادی، «دانش و صنعت کاربرد سلولهای خورشیدی»، ششمین همایش علمی تخصصی انرژیهای تجدیدپذیر، پاک و کارآمد، ۱۳۹۳ش.
| مفاهیم و رویکردها | |
|---|---|
| جامعهشناسی مصرف | |
| الگوهای مصرف | |
| انواع و حوزههای مصرف | |
| نقد و مدیریت مصرف | |
| مصرف انرژی | |
