פאנל סולארי הוא אחד המרכיבים החשובים ביותר במערכת ייצור החשמל הסולארי.תפקידו הוא להמיר את אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית, ולאחר מכן להוציא חשמל DC לאחסון בסוללה.שיעור ההמרה וחיי השירות שלו הם גורמים חשובים כדי לקבוע אם לתא הסולארי יש ערך שימוש.
התאים הסולאריים ארוזים בתאים סולאריים סיליקון חד-גבישיים בעלי יעילות גבוהה (יותר מ-21%) כדי להבטיח מספיק כוח שנוצר על ידי הפאנלים הסולאריים.הזכוכית עשויה זכוכית זמש מחוסמת ברזל נמוכה (המכונה גם זכוכית לבנה), בעלת שידור של יותר מ-91% בטווח אורכי הגל של התגובה הספקטרלית של תאים סולאריים, ובעלת רפלקטיביות גבוהה לאור אינפרא אדום העולה על 1200 ננומטר.יחד עם זאת, הזכוכית יכולה לעמוד בקרינה של אור אולטרה סגול סולארי מבלי להפחית את השידור.EVA מאמצת סרט EVA איכותי בעובי של 0.78 מ"מ בתוספת חומר אנטי אולטרה סגול, נוגד חמצון וחומר ריפוי כחומר האיטום של תאים סולאריים והחומר המחבר בין זכוכית ל- TPT, בעל יכולת העברה ויכולת אנטי אייג'ינג גבוהה.
הכיסוי האחורי של תא השמש TPT - סרט פלואורפלסטי לבן, המשקף את אור השמש, כך שיעילות המודול משופרת מעט.בגלל פליטת האינפרא אדום הגבוהה שלו, הוא יכול גם להפחית את טמפרטורת העבודה של המודול, והוא גם תורם לשיפור היעילות של המודול.למסגרת סגסוגת האלומיניום המשמשת למסגרת יש חוזק גבוה ועמידות מכנית חזקה.זהו גם החלק היקר ביותר במערכת ייצור האנרגיה הסולארית.תפקידו להמיר את קיבולת קרינת השמש לאנרגיה חשמלית, או לשלוח אותה לסוללת האחסון לאחסון, או לקדם את עבודת העומס.
עקרון העבודה של פאנל סולארי
פאנל סולארי הוא מכשיר מוליכים למחצה שיכול להמיר ישירות אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית.המבנה הבסיסי שלו מורכב מצומת PN של מוליכים למחצה.אם ניקח כדוגמה את התא הסולארי הנפוץ ביותר מסיליקון PN, ההמרה של אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית נידונה בפירוט.
כפי שכולנו יודעים, עצמים שיש להם מספר רב של חלקיקים טעונים נעים חופשיים וקל להוביל זרם נקראים מוליכים.בדרך כלל, מתכות הן מוליכות.לדוגמה, המוליכות של נחושת היא בערך 106/(Ω. ס"מ).אם מתח של 1V מופעל על שני משטחים תואמים של קוביית נחושת בגודל 1 ס"מ על 1 ס"מ על 1 ס"מ, זרם של 106A יזרום בין שני המשטחים.בקצה השני נמצאים עצמים שקשה מאוד להוביל זרם, הנקראים מבודדים, כגון קרמיקה, נציץ, גריז, גומי וכו'. לדוגמה, המוליכות של קוורץ (SiO2) היא בערך 10-16/(Ω. ס"מ) .למוליך למחצה יש מוליכות בין מוליך למבודד.המוליכות שלו היא 10-4~104/(Ω. ס"מ).המוליך למחצה יכול לשנות את המוליכות שלו בטווח הנ"ל על ידי הוספת כמות קטנה של זיהומים.המוליכות של מוליכים למחצה טהורים מספיק תגדל בחדות עם עליית הטמפרטורה.
מוליכים למחצה יכולים להיות אלמנטים, כגון סיליקון (Si), גרמניום (Ge), סלניום (Se), וכו';זה יכול להיות גם תרכובת, כגון קדמיום גופרתי (Cds), גליום ארסניד (GaAs) וכו';זה יכול להיות גם סגסוגת, כגון Ga, AL1~XAs, כאשר x הוא כל מספר בין 0 ל-1. תכונות חשמליות רבות של מוליכים למחצה ניתנות להסבר על ידי מודל פשוט.המספר האטומי של סיליקון הוא 14, כך שיש 14 אלקטרונים מחוץ לגרעין האטום.ביניהם, 10 אלקטרונים בשכבה הפנימית קשורים בחוזקה בגרעין האטום, בעוד ש-4 אלקטרונים בשכבה החיצונית קשורים פחות בגרעין האטום.אם מתקבלת מספיק אנרגיה, ניתן להפריד אותה מגרעין האטום ולהפוך לאלקטרונים חופשיים, ולהשאיר בו זמנית חור במיקום המקורי.אלקטרונים טעונים שלילי וחורים טעונים חיובית.ארבעת האלקטרונים בשכבה החיצונית של גרעין הסיליקון נקראים גם אלקטרונים ערכיים.
בגביש הסיליקון, ישנם ארבעה אטומים סמוכים סביב כל אטום ושני אלקטרונים ערכיים עם כל אטום סמוך, היוצרים מעטפת יציבה של 8 אטומים.נדרשת אנרגיה של 1.12eV כדי להפריד אלקטרון מאטום הסיליקון, מה שנקרא פער פס הסיליקון.האלקטרונים המופרדים הם אלקטרונים הולכה חופשית, שיכולים לנוע בחופשיות ולהעביר זרם.כאשר אלקטרון בורח מאטום, הוא משאיר מקום פנוי, הנקרא חור.אלקטרונים מאטומים סמוכים יכולים למלא את החור, ולגרום לחור לעבור ממיקום אחד למקום חדש, ובכך ליצור זרם.הזרם שנוצר על ידי זרימת האלקטרונים שווה ערך לזרם שנוצר כאשר החור הטעון חיובי נע בכיוון ההפוך.
זמן פרסום: יוני-03-2019