انرژی فتو ولتائیک

پدیده فتوولتائیک:

به پدیده ای که در اثر آن و بدون استفاده از مکانیزم های مکانیکی انرژی تابشی به انرژی الکتریکی تبدیل شود را پدیده فتوولتائیک نامند. در واقع این پدیده از فرضیه ذره ای بودن انرژی تابشی بنا نهاده شده است. هر سیستمی نیز که از این خاصیت استفاده نماید را سیستم فتوولتائیک گویند. این مطلب در شکل(1) نشان داده شده است. سیستم فتوولتائیک انرژی موجود در نور خورشید را توسط سلولهای خورشیدی مستقیماً به برق از نوع DC تبدیل می کند. با استفاده از برق حاصله و بهره جویی از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود، می توان انرژی الکتریکی کلیه بارهای DC و AC را تأمین نمود.

      مکانیزم سلول های خورشیدی

سیستم های فتوولتاییک از سه بخش اصلی تشکیل شده است :

1 - ماژول یا پنل های خورشیدی که مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی می باشد.

سلول های خورشیدی سیلیکونی را به سه دسته تقسیم می کنند: سیلیکون تک کریستالی سلیکون چند کریستالیسلیکون آمورف

ماده اصلی تشکیل دهنده بیشتر سلول های خورشیدی موجود در بازار را لایه نازک سیلیسیوم میباشد. بر طبق خواص فیزیکی نیمه هادی ها با آلائیدن ماده اصلی به اعمال ناخالصی از(نوعN) مانند فسفر و (نوعP) مانند بور به ماده اصلی، میدان الکتریکی در سطوح خارجی سلول، ایجاد می‏شود بر اساس قوانین حاکم بر فیزیک مواد تشکیل دهنده در برابر انرژی تابشی (نور خورشید) قادر به تولید جریان الکتریکی می باشد. جریان و ولتاژ خروجی این سلول ها DC می باشد. به مجموعه ای از این سلول ها که درکنار یکدیگر سری وموازی می گردند پنل یا ماژول فتوولتاییک گویند .

 2     - قسمت واسطه یا بخش توان مطلوب، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم های فتوولتائیک را بر اساس طراحی انجام شده، متناسب با نیاز مصرف کننده، مدیریت و القا می نماید . این تجهیزات عمدتا ازشارژ کنترل، باطری، اینورتر و... بر اساس نیازمصرف کننده و طبق نظر طراح سیستم، طراحی و مشخصات آن تهیه و تدوین می گردد

      3  - مصرف کننده یا بار الکتریکی ، کلیه مصرف کنندگان الکتریکی اعم از مصارف برق مستقیم (AC,DC) را متناسب با میزان مصرف شامل می گردد.

عمده دلایل توجه به صنعت فتوولتاییک در یک دهه اخیر و رشد سالانه آن به شرح ذیل می باشد.

Ø       عدم نیاز به سوخت فسیلی و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبور

Ø       قابلیت تولید در محل مصرف، کاهش و صرفه جویی در هزینه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و عدم نیاز به شبکه سراسری برق

Ø       امکان نصب و راه اندازی در توان های مختلف، متناسب با نیاز مصرف کننده

Ø        طول عمر مناسب و سهولت در بهره برداری

Ø       امکان نصب بر نما و یا روی سقف خانه ها و توانایی ذخیره سازی انرژی در باطری

انواع روشهای استفاده از سیستمهای فتوولتائیک عبارتند از :

1.  سیستمهای متصل به شبکه سراسری برق(Grid Connected  )

 در این روش، انرژی الکتریکی حاصل از سیستم فتوولتائیک (با استفاده از تجهیزات الکتریکی مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب، همچون اینورترهای متصل به شبکه و ...)مطابق ، با مشخصات سطح ولتاژ، اختلاف فاز، فرکانس و... شبکه سراسری به شبکه سراسری برق تزریق می گردد.

2.  سیستمهای مستقل از شبکه (Stand Alone  )

این نوع کاربرد، بدون نیاز به وجود شبکه سراسری برق قادر به تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده می باشد. در این روش انرژی الکتریکی مورد نیاز با استفاده از پنلهای فتوولتائیک، سیستمهای ذخیره و کنترل، بعنوان یک واحد نیروگاهی با طول عمر مناسب 30 سال می تواند با قابلیت اطمینان بالا قابل نصب و راه اندازی می باشد.

•          روشنایی خورشیدی

•          سیستم تغذیه یک واحد مسکونی

•          سیستم پمپاژ آب توسط پمپهای خورشیدی

•          یخچالهای خورشیدی

•          سیستم تغذیه ایستگاههای مخابراتی

•          سیستم تغذیه ایستگاههای زلزله شناسی

•          نیروگاه فتوولتائیک

•        حفاظت کاتدیک و ...

بهینه سازی سلول های خورشیدی

برم هوکس و همکارانش در دانشگاه فن آوری آیندهون همراه با موسسه فرانهوفر در آلمان بازدهی نوع مهمی از سلول های خورشیدی را از 21.9 درصد به 23.2 درصد افزایش دادند (افزایش نسبی 6 در صدی). این رکورد جهانی چهارشنبه 14 می در کنفرانس بزرگ انرژی خورشیدی سان دیگو اعلام شد.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از ساینس دیلی، این بهبود بازدهی با استفاده از یک لایه بسیار نازک اکسید آلومینیم در جلوی سلول بدست آمد که گامی رو به جلو در پیشرفت استفاده از انرژی خورشیدی را به ارمغان آورد.

افزایش بیش از یک درصدی بازدهی ممکن است در ابتدا درخشندگی ظاهری را کاهش دهد اما سازندگان سلول های خورشیدی را قادر می سازد تا به طرز چشمگیری کارایی محصولات خود را افزایش دهند. این بدین خاطر است که بازدهی بالاتر، یک روش موثر در کاهش قیمت انرژی خورشیدی است. انتظار می رود هزینه به کارگیری لایه نازک اکسید آلومینیم نسبتاً کم باشد. این به معنای کاهش مهم در هزینه تولید برق خورشیدی است.

هوکس با استفاده از یک لایه بسیار نازک اکسید آلومینیم (حدود 30 نانومتر) در جلوی سلول خورشیدی سیلیکونی کریستالی توانست به افزایش بازدهی دست یابد. این لایه بطور بی سابقه بارهای منفی سطح بالایی دارد که با استفاده از آن تلفات انرژی در سطح تقریباً از بین می رود. از تمام نور خورشیدی که به این سلول ها می رسد، 23.2 درصد به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. سابقاً این مقدار 21.9 درصد بود که این یعنی افزایش 6 درصدی در شرایط نسبی.

هوکس با این پروژه تحقیقی هفته گذشته دکترای خود را از بخش فیزیک کاربردی TU/e دریافت کرد. او از طرف گروه تحقیقی پردازش مواد و پلاسما (PMP) توسط پروفسور ریچارد ون دِسندن با همکاری پروفسور اروین کسلز حمایت می شد. این گروه متخصص ایجاد لایه های بسیار نازک پلاسما است. شرکت هلندی OTB Solar حامی یکی از این پروسه ها از سال 2001 بوده است که از آن در خط تولید سلول های خورشیدی استفاده می کند. بسیاری از تولید کنندگان سلول خورشیدی در جهان از محصولات تولیدی OTB Solar استفاده می کنند.

این لایه بسیار نازک اکسید آلومینیم توسعه یافته توسط گروه PMP می تواند منجر به یک نوآوری در فن آوری سلول های خورشیدی شود. تعدادی از تولید کنندگان مهم سلول خورشیدی به این امر ابراز علاقه کرده اند.

سلول های خورشیدی سالهاست که به عنوان روشی احتمالی برای حل نسبی مشکل انرژی تلقی می شوند. هر روز خورشید طلوع می کند و سلول های خورشیدی می توانند بدون هیچ هدف مفیدی روی سطوح نصب شوند. انرژی خورشیدی شانس استفاده را به کشورهای در حال توسعه نیز می دهد، کشورهایی که درجه تابش خورشید در آنها بالاست. طی 10 تا 15 سال گذشته انتطار می رود هزینه برق تولیدی توسط سلول های خورشیدی قابل مقایسه با برق تولیدی متداول توسط سوخت های فسیلی باشد.

این پیشرفت فن آوری، استفاده ی صنعتی این نوع سلول های خورشیدی پربازده را نزدیک تر کرده است.

بخشی از پروژه ی تحقیقی هوکس توسط سه وزیر هلند حمایت مالی شده است: وزیر امور اقتصادی، وزیر آموزش، فرهنگ و علوم و وزیر مسکن و محیط زیست.

نانو تکنولوژی

انرژی ارزان قیمت خورشیدی به آسانی با استفاده ازفناوری نانو تولید می شود.
به‌گزارش ایرنا به‌نقل از پایگاه اینترنتی فناوری نانو، محققان با تقلید از طبیعت درصدد تولید انرژی خورشیدی ارزان قیمت و پایدار هستند.
محققان فناوری نانو از جمله پروفسور "نیت لوئیس" استاد "موسسه فناوری کالیفرنیا" در حال بررسی مواد نانومقیاسی هستند که‌ازمعماری چمن و فتوسنتز صورت گرفته در آن برای گرفتن و ذخیره‌سازی انرژی خورشید تقلید می‌کنند.
این دانشمند و همکارانش در تیم تحقیقاتیCalTechتلاش می‌کنند نانوذرات کوچک را در محصولات روزمره ساده و ارزانی همچون رنگ خانه و سفال سقف وارد نموده و نحوه تولید انرژی خورشیدی را متحول سازند.
دکتر لوئیس می‌گوید: مقدار انرژی که دریک ساعت ازخورشید به زمین می‌رسد، بیش از کل انرژی است که بشر در طی یک سال مصرف می‌کند.
وی افزود: بنابراین اگربه دنبال یک جایگزین موثر وسازگار با محیط زیست برای سوخت‌های فسیلی هستید، عاقلانه است که به دنبال انرژی خورشیدی باشید.
وی گفت: فناوری نانو روش‌هایی عملی دراختیار شما قرار می‌دهد تا بتوانید هر ماده ارزانی همچون رنگ را به پیل‌ها و باتری‌های خورشیدی مبدل سازید.
رنگ‌ها، سقف‌ها یا توفال‌هایی که ظاهری معمولی داشته و با فناوری نانو توانمندشده‌اند، می‌توانند جایگزین پیل‌های خورشیدی سیاه‌رنگ شیشه‌مانندی شوند که معمولا از سیلیس بلوری تشکیل شده و سنگین، بدشکل، و گران قیمت هستند.
علاوه بر منازل، این فناوری جدید می‌تواند روزی در تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و حتی خودروها مورد استفاده قرار گیرد.

سوختن سالانه ۵ میلیارد دلار در آتش کم تدبیری مجلس و شهرداری  اقدام تحسین برانگیز و قابل ستایش وزارت نفت در قطع گاز نیروگاه های راندمان پائین  فقط ۸ سال تا تغییر چهره انرژی جهان باقی مانده است  ضرورت‌های احداث سریع خط آهن ورزقان  قیمت نفت و ارزش کل ذخایر نفت ایران یک سوم می شود