انواع فناوری سلول های خورشیدی

عنصر اصلی فناوری فتوولتائیک، سلول خورشیدی است که نور خورشید را به صورت مستقیم به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌کند. سلول‌های خورشیدی از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده‌اند.

سلول‌های فتوولتائیک که از یک اتصال P-N ساخته شده‌اند، بدون هیچ آلودگی نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. اصول تولید فوتوجریان از سلول‌های فتوولتائیک در شکل زیر نشان داده شده است.

در واقع وقتی که نور خورشید به سطح سلول برخورد می‌کند، فوتون‌ها توسط اتم‌های نیمه هادی، الکترون‌های آزاد لایه‌ی منفی، جذب می‌شوند. این الکترون‌های آزاد از طریق مدار خارجی مسیر خود را به سمت لایه‌ی مثبت پیدا کرده و در نتیجه جریان الکتریکی از لایه‌ی مثبت به منفی جاری می‌شود.

فناوری‌های فتوولتائیک تجاری موجود و در حال توسعه را می‌توان در سه گروه: تکنولوژی کریستال، تکنولوژی فیلم نازک و تکنولوژی فتوولتائیک نوظهور و جدید دسته بندی کرد که از لحاظ راندمان جذب نور، راندمان تبدیل انرژی، تکنولوژی ساخت و هزینه‌های تولید با هم متفاوت هستند.

• تکنولوژی کریستالی

ماده اصلی بکار رفته در ساخت سلول‌های خورشیدی سیلیس یا سیلیکون است. سیلیس ماده‌ای است که قسمت عمده پوسته زمین از آن تشکیل شده ولی این ماده عمدتاً به صورت ترکیب اکسید سلیسیم یا سیلیکا (SiO2) یافت می‌شود که در اصطلاح غیر علمی به آن ماسه می‌گویند. سلول‌های سیلیکونی به خاطر فرآیند ساخت و خالص‌سازی سیلیکون قیمت بالایی دارند.

تکنولوژی کریستالی در سه فرم: سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون چند کریستالی و آرسنیک-‌ گالیم مورد استفاده قرار می‌گیرد.


1. سیلیکون تک کریستالی- مونو کریستال (Single (Mono)- Crystal Silicon)

سیلیکون تک کریستالی که به طور گسترده‌ای در ساخت سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود از یک کریستال بزرگ سیلیس تولید می‌شود. رایج بودن سیلیکون تک کریستالی به دلیل پایداری خوب، خواص الکتریکی، فیزیکی و شیمایی مرغوب سیلیکون است.

سیلیکون تک کریستالی دارای ساختار مولکولی یکنواخت است که در مقایسه با مواد غیر کریستالی، ساختار یکنواخت آن منجر به راندمان تبدیل انرژی (نسبت توان الکتریکی تولید شده توسط سلول به مقدار توان نور خورشید موجود) بالا می‌شود.

راندمان تبدیل ماژول‌های تجاری سیلیکون تک کریستالی در حدود %20-14 است اما به دلیل گران بودن سیلیکون تک کریستالی قیمت آن‌ها کمی بالا می‌باشد.

2. سیلیکون چند کریستالی (Poly (Multi)- Crystalline Silicon)

متشکل از دانه‌های کوچک سیلیکون‌های تک کریستالی است که در مقایسه با سلول‌های تک کریستالی دارای راندمان انرژی و هزینه ساخت کمتری هستند. راندمان تبدیل انرژی ماژول‌های تجاری سیلیکون چند کریستالی در حدود %14-10 است.

3. آرسنیک گالیم (Gallium Arsenide (GaAs))این نیمه هادی مرکب، از دو عنصر گالیم (Ga) و آرسنیک (As) ساخته شده است. GaAs دارای ساختار کریستالی و سطح بالای جذب نور است و نسبت به سیلیکون کریستالی دارای راندمان تبدیل انرژی بالاتری، در حدود %30-25 است.
سمی بودن آرسنیک و هزینه بالا نسبت به سیلیکون تک کریستالی از معایب سلول‌های GaAs است.
به دلیل مقاومت بالای آن در برابر گرما در سیستم‌های متمرکز  که درجه حرارت سلول‌ها زیاد است و همچنین در کاربردهای فضایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر آسیب تشعشع و راندمان بالای سلول است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

•  تکنولوژی فیلم نازک

در یک سلول فیلم نازک، لایه‌های مواد نیمه هادی با ضخامت 2-0.3 میلی‌متر روی شیشه، پلاستیک، استیل ضد زنگ و دیگر مواد زیر لایه‌ای قرار می‌گیرند.

از آنجا که مواد فیلم نازک نسبت به مواد کریستالی دارای ضریب جذب بالایی هستند، لایه رسوبی  مواد فتوولتائیک بسیار نازک در نظر گرفته می‌شوند که این منجر به کاهش هزینه سلول می‌شود. با این حال سلول‌های فتوولتائیک فیلم نازک دارای راندمان تبدیل کمی هستند.

انواع تکنولوژی‌های فیلم نازک عبارتند از: سیلیکون آمورفوس، تلورید کادمیم، CIGS

مقایسه سلول های فیلم نازک، مونو و پلی کریستال

1. سیلیکون آمورفوس (Amorphous Silicon (A-Si))

این ماده دارای مزیت ضریب جذب بالا، در حدود 40 برابر کریستال سیلیکونی است. تنها یک لایه نازک برای جذب نور مورد نیاز است که این منجر به کاهش هزینه مواد می‌شود. با این حال دارای راندمان تبدیل انرژی پایین در حدود %9-5 است.
سیلیکون آمورفوس به طور گسترده‌ای در کالاهای مصرفی کوچک مانند ساعت و ماشین حساب استفاده می‌شود.

2. تلورید کادمیم (Cadmium Telluride (CdTe))

 تلورید کادمیم دارای ضریب جذب بالایی است. تنها با ضخامت در حدود یک میلی‌متر می‌تواند 90% طیف خورشید را جذب کند و دارای کمترین هزینه تولید در میان تکنولوژی‌های فیلم نازک است.

راندمان ماژول‌های تجاری CdTe در حدود %7 است. بی ثباتی عملکرد سلول و ماژول از اشکالات عمده‌ی سلول‌های CdTe است، همچنین کادمیم یک عنصر سمی است.

3. مس، ایندیم، گالیم، سلنید و سولفید  (Copper-Indium-[Gallium]-Selenide-Sulphide (CI[G]S))

CIGS یک نیمه هادی با قدرت جذب بالاست که می‌تواند با ضخامت 0.5 میلی‌متر %90 طیف خورشید را جذب کند و دارای بالاترین راندمان در میان تکنولوژی‌های فیلم نازک است.
CIGS یک ماده موثر و پیچیده است که این پیچیدگی موجب دشواری ساخت آن می‌شود. تولید سلنید هیدروژن که یک گاز بسیار سمی است از نگرانی‌های موجود در فرآیند ساخت آن است.

در سال 2014 در آزمایشگاه EMPA به رکورد 20.4 درصد راندمان تبدیل انرژی برای سلول‏ های خورشیدی CIGS لایه نازک روی زیر لایه‏ های پلیمری انعطاف‏ پذیر دست پیدا کردند.

•  تکنولوژی نوظهور و جدید

فناوری های این نسل در مرحله پیش از تجاری سازی به سر می برند.تکنولوژی نوظهور و جدید به دسته های زیر تقسیم می شوند:

1.  سلول های فتوولتائیک متمرکز CPV (Concentrating PV)

2. سلول های خورشیدی ارگانیک Organic PV

3. سلول های خورشیدی حساس به رنگ

4. سلول های خورشیدی پلیمری

5. سلول های خورشیدی مبتنی بر کریستال های مایع

6. فیلم های نازک پیشرفته  Advanced thin films

مطالب مرتبط

استانداردهای بین المللی تجهیزات سیستم فتوولتائیک

روش های نصب استراکچر پنل خورشیدی

پتانسیل تابش و نقشه تابش خورشید در ایران

کاربردهای مختلف سیستم های خورشیدی(فتوولتائیک)

کاربردهای غیر نیروگاهی انرژی خورشیدی

انواع نیروگاه های حرارتی خورشیدی

سیستم برق خورشیدی خانگی و محاسبه تقریبی هزینه آن

تاریخچه انرژی خورشیدی

طبیعت انرژی خورشید

تولید آب نوشیدنی از رطوبت هوا با استفاده از واترکیوب توسط سلول های خورشیدی + ویدئو

Ap Verheggen اپ ورهگن» یک راه خلاقانه برای تولید آب آشامیدنی مخصوصا برای مناطقی که این آب به صورت رطوبت هوا موجود است اما بر روی زمین نمی‌بارد، ابداع کرده است.

 به گزارش برق نیوز، رطوبت بالای هوا برای خیلی از مردم یک مشکل بزرگ در زندگی است اما افرادی مانند Ap Verheggen از این مشکل استفاده می‌کنند. ورهگن یک راه خلاقانه بری تولید آب آشامیدنی مخصوصا برای مناطقی که این آب به صورت رطوبت هوا موجود است اما بر روی زمین نمی‌بارد، ابداع کرده است.
 
یک مکعب ۲۰ اینچی که توسط سلول‌های خورشیدی پوشیده شده است و یک دستگاه مانند یخچال است و در قسمت مخروطی مانند خود یک میعان کننده را ایجاد کرده است که بخار آب را خنک کرده و آب تحویل می‌دهد. این آب تولید شده به کمک جاذبه زمین به صورت قطره قطره پایین می‌آید و جمع می‌گردد.
ورهگن می‌گوید که بزرگترین چالش طراحی این دستگاه خنک کردن مخروط وارونه تا دمایی نزدیک انجماد بدون مصرف بالای انرژی بوده است که او و هم تیمی‌هایش موفق شدند بعد از چندین بار تلاش به ۲۵ وات انرژی برسند. پنل‌های کوچک موجود در کنار این دستگاه تا ۴۰ وات انرژی تولید می‌کنند که امکان ذخیره انرژی در باتری برای روزهای ابری را فراهم می‌کند.

 
اینکه این دستگاه چه مقدار آب تولید می‌کند به دمای هوا بستگی دارد. هرچه دمای هوا بالاتر باشد این مقدار افزایش می‌یابد.

منبع: انرژی هاب

روایتی جالب از چگونگی کشف شهری زیرزمینی در ترکیه

روایتی جالب از چگونگی کشف «شهر جن» در ترکیه! +تصاویر

این شهر، زمانی کشف شد که یکی از ساکنان شهری در ترکیه دیوار منزل خود را که در یک غار ساخته شده بود، خراب کرد و ناگهان حیرت زده متوجه وجود اتاقی عجیب پشت دیوار شد که پیش از این، آن را ندیده بود. این اتاق، به اتاق هایی دیگر راه داشت و کشف آن، به کشف شهری زیرزمینی منجر شد.  

دانشمندان باستان شناس، به مطالعه و بررسی این شهر مهم همت گماشتند، در آن زمان، آن ها قادر بودند تا 40 متری این شهر پایین بروند اما حدس و گمان ها بر این بود که این شهر، بسیار بیش از این مقدار، عمق داشته باشد و عمق آن می تواند حداقل 85 متر باشد.

در زمان حاضر، 20 سطح و طبقه از این شهر شناسایی شده است اما تنها امکان بازدید از 8 سطح و طبقۀ آن وجود دارد و بازدید از بقیه طبقه ها یا ممنوع است یا هنوز در دست اکتشاف و شناسایی باستان شناسان است.

ساختار داخلی این شهر، حیرت انگیز است. این شهر برای زندگی 10 هزار نفر ساخته شده و حاوی دالان هایی مخفی با سه روزنۀ اصلی است که با قرار دادن صخره در مقابل آن ها، می توان آن ها را بست.

این شهر، حاوی تونل هایی به طول 8 متر بود و به شهر دیگری در زیر زمین راه داشت. بسیاری از باستان شناسان، آن را شهری بسیار پیچیده می دانند که پیچیدگی های آن، با پیچیدگی های اهرام مصر برابری می کند.

رکورد قیمت تولید برق خورشیدی شکست/ تولید برق تجدیدپذیر وارد فضای رقابتی می شود

برای اولین بار قیمت انرژی خورشیدی از قیمت انرژی زغال سنگی ارزان تر شد. در شیلی قیمت انرژی خورشیدی با ثبت رکورد 2910 دلار برای هر مگاوات ساعت برق، رکورد ارزانی انرژی خورشیدی در جهان را شکست.

به گزارش برق نیوز، برای اولین بار قیمت انرژی خورشیدی از قیمت انرژی زغال‌سنگی ارزان‌تر شد. در شیلی قیمت انرژی خورشیدی با ثبت رکورد ۲۹٫۱۰ دلار برای هر مگاوات ساعت برق، رکورد ارزانی انرژی خورشیدی در جهان را شکست.

شرکت توسعه‌دهنده‌‌ی اسپانیایی که این مزایده را برده است، انرژی خورشیدی را با قیمتی تقریباً نصف قیمت تولید برق از زغال‌سنگ تولید خواهد کرد. هرچه تولید برق خورشیدی ارزان‌تر می‌‌شود، مناطقی که از انرژی خورشیدی فراوان برخوردارند تمایل بیشتری برای بستن قرارداد برای تولید انرژی از خورشید پیدا می‌کنند. روند کنونی به سمت هرچه ارزان‌تر شدن انرژی خورشیدی پیش می‌رود.

رکوردی که در شیلی ثبت شد، رکورد قبلی را که در دوبی همین امسال به‌دست‌آمده بود را جابجا کرد. پیشرفت‌هایی که در فناوری پنل‌های خورشیدی ظهور کرده، هزینه‌های تولید را به‌شدت کاهش داده و از طریق تولید انبوه صنعتی قیمت‌های پایین‌تر را قابل تحقق کرده است. مدیران این شرکت اسپانیایی می‌گویند این قیمت پایین، پایین‌ترین قیمت تولید برق از هر نوعی است و نشان می‌دهد که انرژی خورشیدی تکامل‌یافته و به لحاظ قیمت کاملاً رقابت‌پذیر است.

منبع: رویدادهای معماری

مقایسه وضعیت و نوع نگاه به مسکن در ایران و اتحادیه اروپا

‌تامین مسکن ارزان در محیطی امن، نیاز اصلی بشر در جوامع پیشرفته امروزی است، بنابراین توجه به تدوین و اجرای سیاست‌های کاهش فقر و محرومیت‌های اجتماعی جزء اولویت‌های اجرایی در بیشتر دولت‌های موفق جهان است.

به گزارش ایسنا،  با در نظر گرفتن اینکه جایگاه مسکن در فرهنگ و اقتصاد هر کشور متفاوت است، نگاه به مسکن در کشورهای غربی با ایران نیز متمایز است. این تفاوت در مرحله اول بیشتر در حوزه نگاه اقتصادی به مسکن و در مرحله دوم به کیفیت مسکن باز می‌گردد.

مهمترین شاخص موثر در تفاوت نگاه به مسکن در ایران و کشورهای غربی به نوعی به سیاست‌های دولت در این بخش مربوط می‌شود. طبق آخرین مطالعات انجام شده سهم تسهیلات بانکی در ایران نسبت به کشورهای غربی برای پوشش هزینه‌های یک واحد مسکونی، پایین‌تر و سود بانکی این تسهیلات بالاتر و به دلیل شرایط فرهنگی، میزان اجاره‌نشینی در ایران نسبت به کشورهای اروپایی کمتر است.

به توجه به شرایط اقتصادی ایران و تورم، رابطه معقولی بین حقوق سالانه یک فرد و هزینه‌های اساسی در جامعه ایران وجود ندارد. بنابراین بازنگری در سیاست‌های حوزه مسکن و تامین رفاه اجتماعی نقشی اساسی در بازنویسی نوع نگاه فرهنگی و اقتصادی به مسکن در جامعه ایران دارد.

با در نظر گرفتن تفاوت ساختاری در کیفیت مسکن، مواد اولیه و پراکندگی مناطق مسکونی در ایران و کشورهای اروپایی این نتیجه حاصل می‌شود که مسئولان تامین خدمات شهری در کشورهای اتحادیه اروپا به نوعی با تبیین سیاست‌های تولید مسکن ارزان، باکیفیت و با مواد طبیعی موجود در منطقه، نقشی اساسی در کنترل تورم در بخش مسکن داشته‌اند.

اکثر کارشناسان مطالعات شهری و روستایی در ایران معتقدند که اولین تلاش‌ها برای سامان بخشیدن به اوضاع مسکن بعد از انقلاب اسلامی و با برنامه‌هایی همچون حساب‌پس‌انداز مسکن و  انبوه‌سازی آغاز شده است. این فعالیت‌ها با هدف افزایش تعداد صاحب‌خانه‌ها آغاز شده و تا حدی موفق عمل کرده است، اما ساخت‌وسازهای دولتی در کنترل تورم بخش مسکن موفقیت چشمگیری نداشته است.

اخذ مالیات‌های سنگین برای خانه‌های خالی و افراد صاحب چند خانه در اروپا

این کارشناسان همچنین دلیل اصلی موفقیت کشورهای اروپایی در کنترل نوسان بازار مسکن را جلوگیری از تغییر نگاه به ماهیت مسکن می‌دانند. در واقع در سیاست‌گذاری بخش مسکن حتی در کشورهای اروپایی با بیشترین تعداد صاحب‌خانه‌ مثل رومانی با ۹۶ درصد و اسلواکی با ۹۰ درصد، هیچوقت نگاه مردم و مسئولان به مسکن به عنوان کالای سرمایه‌ای یا منبعی برای درآمد در نظر گرفته نشده است.

از دلایل اصلی این موفقیت کنترل دقیق و مستمر دولت بر روی ساخت‌وسازها و اخذ مالیت‌های سنگین برای خانه‌های خالی و افراد صاحب چند خانه است.

سیاست‌های تامین مسکن در اروپا بانک‌ها را موظف کرده که تسهیلات با بهره بسیار کم و با پوشش ۶۰  تا ۷۰ درصدی کل قیمت مسکن را برای افراد متقاضی تامین کنند.  این در حالی است که با تورم موجود در ایران و درآمد پایین بیشتر جمعیت ایران مسئله وام‌های مسکن با سود بالا و  سهم پایین در قیمت کلی مسکن، نقشی اساسی در تغییر نگاه به بخش مسکن در ایران داشته است.

نگاه سرمایه‌ای یکی از دلایل اصلی دامن‌زدن به بحران مسکن در ایران است

طبق آخرین آمار منتشر شده تعداد افراد صاحب‌خانه در ایران در مقایسه با کشورهای اروپایی درصد بالایی دارد،  با اینکه حدود ۶۴  درصد جمعیت ایران صاحب‌خانه هستند، اما این رقم آنچنان خوشبینانه نیست، چرا که بیشتر صاحب‌خانه‌ها در سال‌های گذشته موفق به خرید مسکن شده‌اند، یعنی دورانی که فاصله درآمد و قیمت مسکن هنوز فاصله چندانی نداشته است.

در شرایط فعلی که اقتصاد ایران با مشکلات متعددی همراه است، متاسفانه بحران مسکن در ایران نیز همچنان در حال عرض اندام است.

یکی از دلایل اصلی دامن‌زدن به بحران مسکن ایران، توجه کمتر مسئولان اقتصادی در جلوگیری از شکل‌گیری نگاه سرمایه‌ای به مسکن در ایران است. نگاه سرمایه‌ای به بخش مسکن در خوشبینانه‌ترین حالت باعث هجوم ‌سرمایه‌گذاران شده و با سود سرسام‌آوری که در سال‌های گذشته نصیب افراد ثروتمند کرده، نقش پررنگی در  افزایش تورم شدید مسکن در ایران داشته است.

نتیجه سیاست‌های نادرست در بخش سرمایه‌گذاری و تامین مسکن در ایران باعث بروز پدیده ناهنجار رشد غیرقابل کنترل حاشیه‌نشینی در شهرهای بزرگ شده است.

طبق آخرین آمار سازمان‌های اجتماعی تا پایان سال ۲۰۱۱ میلادی بیش از ۷۱۰ مجموعه شهرک نامتعارف با مساحت کلی ۴۶ هزارهکتار و با جمعیت بیش ازپنج میلیون نفر در حاشیه ۶۰ شهر بزرگ ایران سرشماری و ثبت شده است. همچنین اطلاعات منتشر شده از سازمان‌های انبوه‌سازی بخش خصوصی حاکی از فاصله زیاد درآمد و قیمت خانه‌ در ایران است. این فاصله بسیار بیشتر از کشورهای اروپایی است. به طوری‌که یک خانواده معمولی با درآمد متوسط در بهترین شرایط تنها قادر به تامین هزینه ۱۴ تا ۳۴ متر مربع خانه آپارتمانی در شهرهای بزرگ است.

معضل درآمد پایین و نگاه سرمایه‌ای به مسکن باعث وقوع پدیده افراد صاحب چندخانه در ایران شده است. با نگاه دقیق‌تر به این معضل می‌توان فهمید که نگاه سرمایه‌ای به مسکن و افزایش سالانه نرخ تورم در بخش اجاره واحدهای مسکونی باعث شده سرمایه‌گذاران و افراد ثروتمند نسبت به خرید خانه روی آورند و با درآمد حاصل از اجاره‌ واحدهای مسکونی متعدد ثروت سرشاری بدون پرداخت مالیات کسب کنند.

سوئیسی‌ها خانه‌های اجاره‌ای را ترجیح می‌دهند

با نگاه کلی به وضعیت مسکن در کشورهای اروپایی می‌توان فهمید که حتی در ثروتمندترین کشورهای جهان بر اساس وضعیت رفاه اجتماعی مثل سوئیس تعداد صاحب‌خانه‌ها حتی از ایران نیز کمتر است و بیشتر مردم زندگی در خانه‌های اجاره‌ای را ترجیح می‌دهند. میزان افراد اجاره‌نشین در سوئیس ۵۶ درصد جمعیت این کشور را شامل می‌شود.

در تمام کشورهای اروپایی، شرایط و نرخ‌های پایه وام‌های بانکی توسط اتحادیه اروپا تعیین و اعلام می شود. نرخ پایه سود وام مسکن در سال ۲۰۰۹ به حداقل ممکن  یعنی به یک درصد رسید، اما در ماه‌های میانی سال ۲۰۱۲ به دلیل رکود سنگین اقتصادی و بالا رفتن مالیات‌ها در کشورهای اتحادیه اروپا بهره‌های بانکی به ۸.۵ درصد نیز رسیده است.  

دوره بازپرداخت وام مسکن با ارز خارجی حداکثر تا ۱۵ سال و دوره بازپرداخت وام مسکن با واحد پولی یورو حداکثر ۲۵ سال است. اما وام مسکن در اروپا نیز دارای محدودیت‌هایی است به‌طوری‌که سن متقاضی  با در نظر گرفتن مدت اقساط نباید از ۷۰ سال تجاوز کند. حداکثر مبلغ وام نیز می‌تواند تا ۷۰ درصد ارزش ملک خریداری شده باشد. بازپرداخت وام مسکن نیز بر اساس توان مشتری به صورت ماهانه یا سه ماهه قابل تنظیم است.