سرمایهگذاری در انرژی خورشیدی به عنوان یک راهکار پایدار و پرسود، روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا میکند. با این حال، همانند هر تکنولوژی دیگری، پنلهای خورشیدی نیز در طول زمان دچار فرسودگی و افت عملکرد میشوند. این پدیده که به عنوان کاهش تولید (Degradation) شناخته میشود، به معنای کاهش تدریجی توان خروجی پنلها در طول عمر مفید آنهاست. در ادامه به دلایل افت تولید برق، نرخ آن در انواع مختلف پنلها و راهکارهای کاهش تأثیرات آن پرداخته میشود.
کاهش تولید (Degradation) به افت تدریجی توان خروجی پنل خورشیدی از زمان نصب تا پایان عمر آن اطلاق میشود. این فرآیند یک پدیده کاملاً طبیعی است و نشاندهنده نقص فنی پنل نیست. عوامل متعددی در این کاهش تولید نقش دارند که شناخت آنها برای انتخاب پنل مناسب و نگهداری صحیح از نیروگاه حیاتی است:
این پدیده در ساعات اولیه قرار گرفتن پنل در معرض نور خورشید رخ میدهد و باعث یک افت کوچک، اما دائمی در عملکرد پنل میشود. LID در اثر واکنشهای شیمیایی درون سلولهای خورشیدی سیلیکونی ایجاد میشود و عمدتاً در پنلهای مونوکریستالی مشاهده میشود. با این حال، بسیاری از تولیدکنندگان معتبر با افزودن عناصری مانند گالیوم به سلولها، این اثر را تا حد زیادی کاهش دادهاند.
PID یک افت عملکرد جدی است که در پنلهای با ولتاژ بالا رخ میدهد. این پدیده به دلیل اختلاف ولتاژ بین سلولهای خورشیدی و فریم فلزی پنل ایجاد میشود و میتواند باعث کاهش شدید توان تولیدی تا ۳۰ درصد یا بیشتر گردد. تولیدکنندگان برای مقابله با این مشکل، از فناوریهای ضد PID در پنلهای خود استفاده میکنند.
پنلهای خورشیدی در طول روز و شب، به دلیل تغییرات دما، دچار انبساط و انقباض میشوند. این فرآیند مداوم به مرور زمان میتواند باعث ایجاد ترکهای میکروسکوپی در سلولهای خورشیدی شود که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. این ترکها مسیر حرکت الکترونها را مختل کرده و به تدریج باعث کاهش راندمان پنل میشوند.
قرار گرفتن طولانیمدت در معرض رطوبت، گرد و غبار، اشعه UV و سایر عوامل محیطی، میتواند به لایههای محافظ پنل آسیب برساند و باعث زرد شدن یا تیره شدن آنها شود. این پدیده عبور نور به سلولهای خورشیدی را کاهش داده و به افت تولید منجر میشود.
برای اطلاعات بیشتر، مقالهای در دکتر سولار با عنوان «چطور بهترین پنل خورشیدی را برای نیروگاه انتخاب کنیم؟» اطلاعات مفیدی درباره تکنولوژیهای مختلف پنلهای خورشیدی مانند PERC، TOPCon و HJT و همچنین تفاوت پنلهای Monofacial و Bifacial ارائه میدهد و پارامترهای عملکردی مانند LID ،PID و Hotspot را تحلیل میکند.
همچنین در این زمینه، مقاله «Status Report on Emerging Photovoltaics» در NREL به طور جامع به تحلیل عوامل مؤثر بر کاهش راندمان پنلهای خورشیدی میپردازد و تأثیرات تجمع گرد و غبار (soiling) و فرآیندهای کاهش راندمان (degradation) را بر سیستمهای فتوولتائیک بررسی میکند.
نرخ افت تولید پنلهای خورشیدی یک فاکتور حیاتی برای هر سرمایهگذار است، چرا که مستقیماً بر میزان درآمد و بازگشت سرمایه بلندمدت پروژه تأثیر میگذارد. این نرخ به نوع تکنولوژی سلول خورشیدی، کیفیت ساخت و شرایط محیطی محل نصب بستگی دارد. به طور کلی، هر پنل خورشیدی در سال اول بین ۲ تا ۳ درصد افت راندمان اولیه را تجربه میکند که عمدتاً ناشی از پدیده LID (کاهش تولید ناشی از نور) است. پس از سال اول، افت تولید با یک نرخ خطی و پایدار ادامه پیدا میکند که مبنای اصلی تحلیل مالی در طول عمر پروژه قرار میگیرد.
این پنلها که از یک کریستال سیلیکون خالص و یکدست ساخته شدهاند، بالاترین راندمان و بهترین عملکرد را در بین پنلهای تجاری دارند. به دلیل ساختار منظم و خلوص بالای سلولها، مقاومت آنها در برابر عوامل محیطی و داخلی کاهش تولید، بسیار بالاست. نرخ افت تولید برق در این پنلها بسیار پایین است و معمولاً پس از افت اولیه سال اول، به صورت سالیانه حدود ۰.۵ درصد یا حتی کمتر (برای پنلهای باکیفیت و پیشرفته تا ۰.۳ درصد) کاهش مییابد.
اکثر تولیدکنندگان معتبر پنلهای مونوکریستالی تضمین میکنند که پنلهای آنها پس از ۲۵ سال، حداقل ۸۵ درصد از توان نامی خود را حفظ خواهند کرد، که این ویژگی آنها را به گزینهای مطمئن برای سرمایهگذاریهای بلندمدت تبدیل میکند.
این پنلها از چندین کریستال سیلیکون تشکیل شدهاند که فرآیند تولید سادهتر و هزینه کمتری دارد. در نتیجه، راندمان اولیه و عملکرد آنها نسبت به پنلهای مونوکریستالی کمی پایینتر است. این تفاوت در ساختار، باعث میشود که نرخ افت تولید برق در این پنلها کمی بالاتر باشد و به طور میانگین حدود ۰.۶ تا ۰.۷ درصد در سال برآورد میشود.
این پنلها نیز معمولاً با گارانتی عملکردی عرضه میشوند که تضمین میکند پس از ۲۵ سال، حدود ۸۰ درصد از توان نامی خود را حفظ خواهند کرد. پنلهای پلیکریستالی به دلیل قیمت مناسبتر، همچنان در بسیاری از پروژهها به عنوان یک گزینه مقرونبهصرفه مورد توجه قرار میگیرند.
فناوری PERC یک نوآوری کلیدی است که با افزودن یک لایه نازک به پشت سلول، باعث بهبود جذب نور و کاهش اتلاف انرژی میشود. این تکنولوژی که امروزه در اکثر پنلهای تککریستالی مورد استفاده قرار میگیرد، به طور قابل توجهی راندمان پنل را افزایش میدهد. این پنلها علاوه بر بازدهی بالاتر، مقاومت بهتری در برابر افت تولید ناشی از نور (LID) دارند که باعث کمتر شدن نرخ کاهش تولید برق در بلندمدت میشود و میتواند به رقمی کمتر از ۰.۴ درصد در سال نیز برسد. این پنلها با ارائه ترکیبی از راندمان بالا و افت تولید پایین، به سرعت به استاندارد صنعتی تبدیل شدهاند.
پنلهای HJT یکی از پیشرفتهترین فناوریهای موجود در بازار هستند که با ترکیب سیلیکون آمورف (غیرکریستالی) و سیلیکون کریستالی ساخته میشوند. این ترکیب منحصربهفرد، مزایای هر دو نوع سیلیکون را در یک پنل گردآوری کرده و باعث میشود که این پنلها راندمان بسیار بالا و عملکرد فوقالعادهای در دماهای بالا و شرایط نوری کم داشته باشند.
نرخ کاهش تولید برق در این پنلها بسیار پایین است و معمولاً به رقمی در حدود ۰.۲۵% تا ۰.۳% در سال میرسد که آنها را به گزینهای ایدهآل برای سرمایهگذاریهای بسیار بلندمدت تبدیل میکند.
این پنلها که از لایههای بسیار نازک مواد نیمهرسانا مانند کادمیوم تلورید یا سیلیکون آمورف ساخته میشوند، به دلیل انعطافپذیری و عملکرد خوب در شرایط نوری ضعیف شناخته شدهاند. با این حال، به دلیل راندمان اولیه پایینتر و نرخ افت تولید بالاتر، کمتر در کاربردهای خانگی و پشتبامی مورد استفاده قرار میگیرند. نرخ کاهش تولید برق در این پنلها عموماً بالاتر از پنلهای سیلیکونی است و میتواند به ۱% تا ۲% در سال نیز برسد، که این موضوع در محاسبات مالی پروژههای بزرگ، از اهمیت بالایی برخوردار است.
برای اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقالهای در دکتر سولار با عنوان «راندمان پنلهای Half-cell و تأثیر آن بر بازدهی نیروگاههای خورشیدی» به بررسی ویژگیهای فنی پنلهای نیمسلولی (Half-cell) میپردازد. این مقاله نشان میدهد که پنلهای نیمسلولی با کاهش تلفات داخلی و عملکرد بهتر در شرایط سایه و حرارت به گزینهای مناسب برای نیروگاههای خورشیدی در مناطق گرم و خشک تبدیل شدهاند.
همچنین در این زمینه، مقاله دیگری در دکتر سولار با عنوان «فناوری Topcon؛ جهشی در راندمان پنلهای خورشیدی» به بررسی فناوری TOPCon میپردازد. این مقاله توضیح میدهد که این فناوری با بهرهگیری از سلولهای نوع N و ساختار اکسید تونلی، راندمان پنلهای خورشیدی را به ۲۵ تا ۲۶ درصد افزایش داده و افت عملکرد ناشی از نور (LID) را تقریباً حذف میکند.
در جدول زیر، نرخ افت تولید سالانه و گارانتی عملکرد پنلهای خورشیدی مختلف نشان داده شده است تا مقایسهای سریع و جامع از گزینههای موجود ارائه شود.
| نوع پنل | نرخ کاهش تولید برق سالانه (پس از سال اول) | گارانتی عملکرد معمول (پس از ۲۵ سال) |
| مونوکریستالی | حدود ۰.۵٪ (۰.۳٪ در پنلهای باکیفیت) | حفظ حداقل ۸۵٪ تا۹۰٪ توان اولیه |
| پلیکریستالی | حدود ۰.۶٪ تا ۰.۷٪ | حفظ حداقل ۸۰٪ تا ۸۵٪ توان اولیه |
| PERC | حدود ۰.۴٪ | حفظ حداقل ۸۵٪ تا ۹۰٪ توان اولیه |
| HJT | حدود ۰.۲۵٪ تا ۰.۳٪ | حفظ حداقل ۹۲٪ توان اولیه |
| لایه نازک (Thin-Film) | ٪۱ تا ۲٪ | حفظ حدود ۷۵٪ تا ۸۰٪ توان اولیه |
کاهش تولید برق سالانه پنلهای خورشیدی امری طبیعی است، اما میزان آن در انواع مختلف پنلها متفاوت است. انتخاب پنل با نرخ کاهش تولید پایین برای پروژههای خورشیدی یک تصمیم اقتصادی مهم است. در حالی که پنلهای مونوکریستالی با نرخ افت کم (۰.۵٪) و عمر طولانی، انتخابی مطمئن هستند، فناوریهای جدیدی مانند HJT و PERC نیز با ارقام کمتر از ۰.۴٪، راندمان و بازدهی بلندمدت پروژه را تضمین میکنند. آگاهی از این نرخها به سرمایهگذاران کمک میکند تا با دیدی واقعبینانه، سرمایهگذاری خود را برنامهریزی کنند و به حداکثر سودآوری دست یابند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی