2-2 سلول های خورشیدی

سلول خورشیدی عبارت است از قطعات نیم رسانایی که انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند . رسانندگی این مواد به طور کلی به دما ، روشنایی ، میدان مغناطیسی و مقدار دقیق ناخالصی موجود در نیم رسانا بستگی دارد . سلول خورشسدی که عنصر اصلی تشکیل دهنده یک آرایه فوتوولتائیک است از یک پیوند نیمه هادی p-n از جنس سیلیکن ساخته می شود.

برخورد فوتون های نور خورشید به سلول خورشیدی سبب تولید الکترون در نیمه هادی گشته و با اتصال بار الکتریکی جریان الکترریکی جاری می شود . از ویژگی های سلول خورشیدی می توان به این موارد اشاره کرد : جای یادی اشغال نمی کنند ، قسمت متحرک ندارند ، بازده آنها با تغییرات دمایی محیط تغییرات چندانی نمی کند ، نسبتا به سادگی نسب می شوند ، به راحتی اب سیستم های به کار رفته در ساختمان جور می شوند . همچنین از اشکالات سلول های خورشیدی می توان به تولید وسایل فوتوولتائیک که هزینه زیادی دارد و چگالی انرژی تابشی که بسیار کم است اشاره کرد که در فصول مختلف و ساعات متفاوت شبانه روز تغییر می کند و باید ذخیره شود و این موضوع بسیار هزینه بر است . فرایند تبدیل انرژی در یک سلول خورشیدی در شکل (2-1) مشاهده می شود .

شکل (2-1)

یک سلول خورشیدی از جنس سیلیکن ، ولتاژی بین 5 تا 6 ولت تولید می کند و به همین دلیل تعداد زیادی از سلول ها را در یک ماژول خورشیدی به صورت سری متصل می کنند ت سطح ولتاژ بیشتری حاصل شود . برای اینکه سطح ولتاژ و جریان مورد نیاز بار الکتریکی تامین شود ، مجموعه ای از ماژول های خورشیدی به صورت سری و موازی متصل می شوند و این مجموعه مانند شکل زیر یک آرایه خورشیدی را بوجود می آورد .

شکل (2-2) آرایه خورشیدی

بدلیل تغییر میزان الکترون های تولید شده در سلول با تغییر شدت نور تابیده شده بر آن ، مشخصه الکتریکی سلول تغییر می نماید . در شکل (2-3) منحنی مشخصه های خروجی یک سلول خورشیدی بدلیل تغییر میزان الکترون های تولید شده در سلول با تغییر شدت نور تابیده شده بر آن ، مشخصه الکتریکی سلول تغییر می کند . در این شکل چنانچه دیده می شود ، جریان تولید شده توسط سلول خورشیدی تغییرات زیادی با تغییر تابش شدت نور دارد و توان الکتریکی تولید شده توسط آن نیز تغییرات زیادی خواهد داشت .

شکل (2-3) مشخصه های خروجی یک ماژول

2-3 مبانی فیزیکی سلول های خورشیدی

ساختمان اتمی کلیه مواد متشکل از الکترون ها پروتن ها ونترون ها می باشد . پروتن ها با ابر مثبت و نو ترون ها با بار خنثی تشکیل دهنده هسته اتم هستند . و الکترون ها با وزن بسیار کم و بار الکتریکی منفی در مدار های مجاز به دور هسته در حال چرخشند . اگر چه اتم دارای ذرات باردار است ولی از نظر الکتریکی خنثی می باشد . چگونگی توزیع وتعداد الکترون ها در سطحی ترین مدار اتم که دارای بالاترین سطح انرژی می باشد تعیین کننده بیشترین خواص الکتریکی و حرارتی ماده است . در یک عایق الکترون های مدار کامل هستند وتفاوت انرژی این مدار تا انرژی مدار بعدی ( موسوم به باند هدایت ) بسیار زیاد می باشد به طوری که تحت شرایط عادی انتقال الکترون های والانس به باند هدایت امکان پذیر نمی باشد .

خورشید کرهای بهقطرتقریبی 1.39*10⁶ کیلومترویباشدکه درفاصله متوسط 1.49*10⁸ کیلومتری زمین قرارگرفته است.این کره که عمدتا از هیدروژن تشکیل شده است ویک راکتور طبیعی هسته ای بزرگ میباشدکه روزانه حدود 350 میلیارد تن از جرمش براثرگداخت هسته ای به انرژی تبدیل میشود.بیرونی ترین لایه خورشید که ازآن انرژی ساطع میشوددارای دمای 576کلوین میباشد در حالی که دمای قسمت های داخلی آن حدود 8*10⁶تا 40*10⁶کلوین تخمین زده میشود.میزان انرژی ساطع شده ازخورشید حدود 3.8*1023 کیلووات است که ازاین مقدارفقط یک بخش بسیاراندک آن معادل با 1.7*1014 کیلووات به جوزمین میرسد. حدود %34ازاین انرژی براثر انعکاس مستقیم به فضا باز میگردد حدود%42 ازآن پس از رسیدن به سطح زمین بطور مستقیم در دریاها وخشکی ها تبدیل به گرما و حدود %24 از آن صرف چرخه تبخیر وباران کره زمین و ایجاد بادهاجریان های در یایی وامواج وپدیده فتوسنتز میشود. تابش خورشیدمنشا اغلب انرژی های موجوددر زمین نظیر انرژی بادانرژی نهفته در سوختهای فسیلی وغیره میباشد. تنها انرژی هسته ای انرژی زمین گرمایی وانرژی جزرومدازاین قاعده مستثنی میباشند.

چگالی توان حاصل ازانرژی خورشیددرخارج ازجوزمین مطابق اندازه گیریهای انجام شده توسط ماهواره هاحدود1353 وات برمتر مربع میباشد که ازمیزان آن درهنگام گذشتن ازاتمسفرزمین به دلایلی نظیر جذب تشعشع خورشید توسط گازها بخارهای آب وذرات معلق موجود در جو به مقدارنسبتا زیادی کاسته میشود حداکثرچگای توان حاصل از تابش خورشیددر سطح زمین 1000 وات بر متر مربع میباشد ..

فهرست مطالب

چکیده:1

صفحات فوتوولتاییک:2

نیروگاه خورشیدی:3

فصل اول:4

انرژی خورشیدی.. 4

1- 1مقدمه:5

1- 2 تاریخچه. 8

3-1 تعاریف.. 8

1-3-1 ا نرژی جنبشی:9

2-3-1انرژِی پتا نسیل:10

3-3-1اصل بقای جرم وانرژی:12

1-4 منبع انرژی خورشیدی.. 15

7-1 کاربرد های ا نرژی خورشیدی.. 18

1-7-1 سیستم‌های فتوبیولوژیک :20

2-7-1 سیستم‌های فتوشیمیایی :20

3-7-1 سیستم‌های فتوولتائیک :20

4-7-1سیستم های حرارتی و برودتی :20

1) سیستم‌های فتوبیولوژی :21

2) سیستم‌های شیمی خورشیدی:21

3) سیستم‌های فتوولتائیک:22

8-1موقعیت کشورایران ازنظرمیزان دریافت انرژی خورشیدی.. 25

فصل دوم:26

صفحات فوتوولتائیک... 26

1-2مقدمه. 27

1-1-2استفاده ازالکتریسیته PV درکشورهای درحال توسعه. 27

2-1-2 طبیعت ومهیابودن تابش خورشیدی:28

3-1-2سلول PV ، ماژولها وآرایه ‌ها:28

2-2سلول خورشیدی.. 30

3-2مبانی فیزیکی سلول های خورشیدی.. 32

4-2موادتشکیل دهنده سلول های خورشیدی.. 35

2- 5 استفادهاز نانو لوله ‌های کربنی در ساختپیل‌هایخورشیدی.. 36

6-2 پدیده فتوولتائیک... 37

7-2 سیستم فتوولتائیک. 39

2) قسمت واسطه یابخش توان مطلوب.. 43

11-2انواع روشهای استفاده ازسیستمهای فتوولتائیک... 53

12-2کاربردصفحات فتوولتائیک... 55

19-2برآورد هزینه سیستمهای برق خورشیدی.. 75

20-2 کم شدن نگرانی هادرباره ی آلودگی ناشی ازساخت سلول های خورشیدی.. 77

23-2 دودکش خورشیدی.. 78

کلکتور. 83

8-22-2نتیجه‌گیری:87

فصل سوم:89

نیروگاه های خورشیدی.. 89

1-3 ا نواع نیروگاه های خورشیدی.. 90

3-3 کوره خورشیدی.. 100

4-3طول عمر مولدهای برق خورشیدی.. 100

5-3مزیت نسبی سیستم های مولد خورشیدی.. 101

6-3سیستم های ( پکیج ) مستقل تامین برق خورشیدی.. 102

8-3منابع ومآخذ:103