מה זה פאנלים סולאריים?

1. מה זה פאנלים סולאריים?

פאנל סולארי, המכונה גם מודול פוטו-וולטאי (PV) או פאנל PV, הוא הרכבה של תאים סולאריים פוטו-וולטאיים המורכבים במסגרת (בדרך כלל מלבנית). פאנלים סולאריים לוכדים את אור השמש כמקור לאנרגיה קורנת, המומרת לאנרגיה חשמלית בצורה של חשמל זרם ישר (DC).

אוסף מאורגן בקפידה של פאנלים סולאריים נקרא מערכת פוטו-וולטאית או מערך שמש. מערכים של מערכת פוטו-וולטאית יכולים לשמש ליצירת שמש חשמל המספק ציוד חשמלי ישירות, או מחזיר חשמל לתוך רשת זרם חילופין (AC) באמצעות מערכת אינוורטר. חשמל זה יכול לאחר מכן ישמשו להפעלת בתים, בניינים ויישומים אחרים או מאוחסנים בהם סוללות לשימוש מאוחר יותר. כמקור אנרגיה מתחדש ובר קיימא, סולארי לוחות ממלאים תפקיד חשוב בהפחתת ההסתמכות על דלקים מאובנים ועזרה להפחית את פליטת הפחמן.

2. המבנה של פאנלים סולאריים

פאנלים סולאריים מורכבים ממספר רב של תאים סולאריים ומשתמשים באנרגיית אור (פוטונים) מהשמש לייצור חשמל באמצעות האפקט הפוטו-וולטאי. זה כולל גם גיליון אחורי, מסגרת ותיבת צומת, ואולי רכז, הכל מהם עובדים יחד כדי להבטיח את פעולתם הרגילה של הפאנלים הסולאריים.

מה זה תאים סולאריים?

תאים סולאריים הם מכשירים אלקטרוניים הממירים את אור השמש לחשמל אנרגיה על ידי האפקט הפוטו-וולטאי ורובם הם גבישיים מבוססי רקיק תאי סיליקון או תאי סרט דק. כמו כן, עלות גבוהה, יעילות גבוהה, ו תאי רב-צומת מלבניים צפופים (MJ) משמשים בדרך כלל בשמש לוחות על חלליות, שכן הם מציעים את היחס הגבוה ביותר של הספק מופק לכל קילוגרם מורם לחלל. התאים מחוברים בדרך כלל חשמלית פנימה סדרה, אחד לשני למתח הרצוי, ולאחר מכן במקביל כדי להגדיל נוֹכְחִי.

מה זה גיליון אחורי?

כפולימר או שילוב של פולימרים עם תוספים שונים, גיליון אחורי נועד לספק מחסום בין התאים הסולאריים לחוץ סְבִיבָה. שממנו אנו יכולים לראות שהגיליון האחורי הוא מרכיב קריטי ב- עמידות, יעילות ואריכות ימים של פאנל סולארי.

מה זה אנקפסולנט?

תאים סולאריים מצופים לרוב בחומר אנקפסול, שהוא בדרך כלל דק שכבה של חומר פולימרי המוחל על התאים הסולאריים וה גיליון אחורי. בדרך כלל הפולימר הנפוץ ביותר בשימוש במעטפת מודולים סולאריים הוא אתילן-ויניל אצטט (EVA), שהוא עמיד מספיק כדי להגן על השמש תאים מכל סוג של נזק והארכת תוחלת החיים של הפאנל הסולארי.

מה זה מסגרת?

המסגרת של פאנל סולארי מתייחסת לתמיכה המבנית המחזיקה ו מגן על התאים הסולאריים, החיווט ורכיבים אחרים בתוך הפאנל. זה כן עשוי מאלומיניום או חומרים קלים אחרים כדי למנוע מלוחות קיצוניות השפעת מזג האוויר. במקביל המסגרת מספקת גם אמצעי להרכבה הפאנל בצורה מאובטחת על משטח, כגון גג או מתלה קרקע. ב בנוסף, פאנלים סולאריים משתמשים גם במסגרות מתכת המורכבות ממרכיבי מתלים, סוגריים, צורות מחזירי אור ושקתות כדי לתמוך טוב יותר בפאנל מִבְנֶה.

מהי תיבת צומת?

כמארז חשמלי המשמש לאחסון והגנה על חיבורי חשמל, תיבת צומת תוכננה במיוחד כדי לספק סביבה בטוחה ומאובטחת עבור חיבורים חשמליים כדי למנוע מגע מקרי עם חוטים חיים ו כדי לפשט תחזוקה או תיקונים עתידיים. בדרך כלל מחוברת תיבת צומת PV לחלק האחורי של הפאנל הסולארי ומתפקד כממשק הפלט שלו. חִיצוֹנִי חיבורים עבור רוב המודולים הפוטו-וולטאיים משתמשים במחברי MC4 כדי להקל חיבורים חסיני מזג אוויר לשאר המערכת. ממשק כוח USB יכול גם לשמש.

מה זה רכז?

כמה מודולי PV סולאריים מיוחדים כוללים רכזים שבהם האור ממוקד על ידי עדשות או מראות על תאים קטנים יותר. זה מאפשר שימוש בתאים עם a עלות גבוהה ליחידת שטח (כגון גליום ארסניד) בעלות חסכונית דרך.[דרוש ציטוט] ריכוז אור השמש יכול גם להעלות את היעילות לסביבות 45%.

3. היסטוריית הפיתוח של פאנלים סולאריים

בשנת 1839, היכולת של חומרים מסוימים ליצור מטען חשמלי חשיפה לאור נצפתה לראשונה על ידי הפיזיקאי הצרפתי אדמונד בקארל, אם כי פאנלים סולאריים ראשוניים אלה היו לא יעילים מדי אפילו עבור חשמל פשוט מכשירים.

בשנות החמישים של המאה ה-20, מעבדות בל יצרה את הסיליקון הסולארי הראשון בעל קיימא מסחרית תא עשוי סיליקון. עם זאת, היישום של פאנל סולארי הוגבל ל- a מעט תחומים מיוחדים כגון לווייני חלל, מגדלורים ומרוחקים מקומות בשל העלות הגבוהה.

בשנות ה-70, הפגיעה של משבר הנפט והדאגות הסביבתיות קידמה את פיתוח פאנלים סולאריים זולים ויעילים יותר. אחרי זה, ממשלות וחברות פרטיות ברחבי העולם ייחסו חשיבות רבה למחקר ופיתוח פאנלים סולאריים.

בתחילת שנות ה-2000, הכנסת תעריפי הזנה (FiTs) על ידי כמה מדינות תרמו רבות לצמיחה המהירה של השמש תעשייה.כיום, פאנלים סולאריים הפכו להרבה יותר יעילים ובמחיר סביר מאי פעם, שנמצאים בשימוש לא רק בבתים ובמסחר מבנים אבל גם בפרויקטי תשתית.

4. סוגי פאנלים סולאריים

ישנם שלושה סוגים של פאנלים סולאריים הזמינים בעיקר כיום: חד גבישי, רב גבישי (הידוע גם כרב גבישי), ו סרט דק.

l פאנלים סולאריים חד-גבישיים מורכבים מסיליקון בטוהר גבוה, כלומר נגזר מקריסטל בודד. מכל סוגי הפאנלים, לוחות חד-גבישיים בדרך כלל יש את היעילות הגבוהה ביותר (מעל 20%) ואת קיבולת ההספק. זֶהוּ כי פאנלים סולאריים חד-גבישיים מספקים הספק של מעל 300 וואט (W). קיבולת, חלקן אפילו עולה על 400 וואט. יותר מכך, פאנלים סולאריים חד-גבישיים נוטים גם לעלות על מודלים פוליגריסטליים לגבי מקדם טמפרטורה - מדד לביצועי הפאנל בטמפרטורות חמות. למרות אלה יתרונות, פאנלים סולאריים חד-גבישיים צפויים להיות היקרים ביותר אפשרות, כך שהם פופולריים יותר בקרב אלה שיש להם מספיק תקציב ומעדיפים למקסם את החיסכון בחשבון החשמל שלך כגון מסחרי, ציבורי וממשלתי מַחלָקָה.

l פאנלים סולאריים PolyCrystalline או MultiCrystalline הם פאנלים סולאריים מורכבים ממספר גבישים של סיליקון בתא PV יחיד. פאנלים סולאריים אלו עשויים ממספר תאים פוטו-וולטאיים. כל תא מכיל גבישי סיליקון מה שגורם לו לתפקד כהתקן מוליכים למחצה. כאשר הפוטונים מה אור שמש נופל על צומת PN (צומת בין חומרים מסוג N וסוג P), הוא מעניק אנרגיה לאלקטרונים כך שהם יכולים לזרום כזרם חשמלי. בהשוואה לפאנלים סולאריים חד-גבישיים, פאנלים סולאריים רב-גבישיים הם יותר ידידותיים לסביבה מכיוון שהם אינם דורשים עיצוב ומיקום אינדיבידואליים של כל אחד מהם קריסטל ורוב הסיליקון מנוצל במהלך הייצור ועוד עלות יָעִיל 

כשזה מגיע לחסרונות שלו, היעילות הנמוכה שלו, פחות חסכוני בחלל וביצועים גרועים בטמפרטורות גבוהות עלולים להפריע לו עוד יותר הִתפַּתְחוּת. בהתבסס על אלה, פאנלים סולאריים רב-גבישיים זמינים ב חוות סולאריות גדולות לרתום את כוח השמש ואספקת חשמל אזורים סמוכים, מכשירים עצמאיים או בעלי הפעלה עצמית כמו רמזורים בפנים אזורים מרוחקים, משקי בית מחוץ לרשת וכו'.

l פאנלים סולאריים בסרט דק מיוצרים על ידי הנחת שכבה דקה אחת או יותר (דק סרטים או TFs) של חומר פוטו-וולטאי על גבי מצע, כגון זכוכית, פלסטיק או מתכת. כאשר עושים השוואות לסיליקון חד-גבישי ופולי-גבישי לוחות, הם דורשים פחות חומר מוליכים למחצה בתהליך הייצור בעוד שהם פועלים די דומים תחת האפקט הפוטו-וולטאי והם זולים יותר. עם זאת, הם הרבה פחות יעילים ובעלי יכולת הספק נמוכה יותר בנוסף, פאנלים סולאריים בעלי סרט דק מתכלים מהר יותר מסולארי סיליקון גבישי לוחות 

לפיכך הם מיושמים בדרך כלל בקנה מידה שימושי מאז סולארי סרט דק לוחות מתכלים בקצב הרבה יותר איטי. ואפליקציה אחת נפוצה לסרט דק פאנלים סולאריים הם התקנה של מודולי PV גמישים על גגות הרכב (בדרך כלל קרוואנים או אוטובוסים) וסיפונים של סירות וכלי שיט אחרים. ובגלל יתרון השטח שלו, הוא הפך יותר ויותר פופולרי בקרב מי שרוצה להשיג פוטו-וולטאים משולבים בבניין.

5. מגמות הפיתוח של פאנלים סולאריים

שוק הפאנלים הסולאריים מונע על ידי הגדלת ההשקעות במקורות מתחדשים מגזר האנרגיה, ירידת העלות של פאנלים PV סולאריים, והופעה חיובית תקנות ממשלתיות. גם תאי סיליקון חד-גבישיים וגם תאי סיליקון היו עדים לביקוש גבוה, במיוחד ביישומים למגורים. קדמיום תאי טלוריד וסיליקון אמורפי צפויים ליצור צמיחה הזדמנויות עקב עלות חומר נמוכה. ומחירי מודול ה-PV ירדו מהר מהצפוי בתחילת 2023, כאשר אספקת הפוליסיליקון הופכת לשופעת יותר 

בעוד שבינתיים על פי נתונים, בנוף העסקי שהשתנה לאחר COVID-19, הגלובלי שוק הפאנלים הסולאריים המוערך ב-50.1 מיליארד דולר בשנת 2022, הוא צפוי להגיע לגודל מתוקן של 98.5 מיליארד דולר עד 2030, לגדול ב-CAGR של 8.8% בתקופת הניתוח 2022-2030. פאנל סולארי פולי-גבישי, אחד מ המגזרים המנותחים בדוח צפויים לרשום CAGR של 8.2% ו להגיע ל-48.2 מיליארד דולר עד סוף תקופת הניתוח. בהתחשב ב התאוששות מתמשכת לאחר מגיפה, הצמיחה במגזר פאנלים סולאריים סרטים דקים היא מותאם מחדש ל-8.9% CAGR מתוקן לתקופה של 8 השנים הבאות.

6. ניתוח ההשקעות של פאנלים סולאריים

בהתחשב בכך שהשמש היא כיום האנרגיה הנקייה השנייה בפריסה טכנולוגיה ברחבי העולם לפי קיבולת מותקנת, PV סולארי צפוי להיות אחד ממקורות האנרגיה הזולים ביותר הזמינים עד 2050, במיוחד באזורים שיש להם קרינת שמש מעולה, והמגמה מונעת על ידי כמה גורמים.

l ניתוח סוג מוצר

הפאנל הסולארי הפולי-גבישי מוביל את השוק עם יותר מ-48% של נתח שוק ערך והוא צפוי לתפוס נתח שוק גבוה יותר ב תקופת תחזית, במיוחד במגזר מגורים. אבל ההתקדמות בסרט דק מודולי PV סולאריים גם יניעו את צמיחת שוק הפאנלים הסולאריים במהלך הבא כמה שנים. כמו כן, העלייה בפריסה של רשתות מיקרו ופיתוח של מבנים אפס אנרגיה יובילו לביקוש ניכר בשוק.

l ניתוח משתמש קצה

לפי סוג משתמש קצה, השוק מפולח למגורים, מסחר, מגזרים תעשייתיים ואחרים. המגזר המסחרי מוביל את השוק עם יותר מ-33% מנתח שוק ערך מכיוון שהם דורשים ערך משמעותי כמות האנרגיה כדי להבטיח את הקיימות והפונקציונליות שלהם לטווח ארוך ca גם עוזרים להפחית את התלות בחשמל ברשת תוך הורדת התפעול עלויות ומזעור טביעת הרגל הפחמנית. אבל מאז רוב הממשלות ברחבי העולם חוקקו את חקיקת מדידת נטו יחד עם משמעותי סובסידיות על התקנת מערכת סולארית במערכות מגורים. תאים אלו הם בשימוש קל במגזר המגורים בשל העלויות הזולות יותר בהשוואה לתאים סולאריים חד גבישיים.

l ניתוח אזורי

לפי נתונים, אזור אסיה-פסיפיק שולט בשוק הערך לַחֲלוֹק. מאז אסיה-פסיפיק הוא האזור הגדול ביותר בעולם במונחים של מספר אנשים חיים. האזור הוא גם ביתה של סין, שיש לה השפעה משמעותית כושר ייצור של תאים סולאריים רב גבישיים אשר עונה על הדרישה של האזור. והודו גם מתכננת להקים יחידות ייצור סולאריות תחת הייצור של הממשלה.

7. דברים שכדאי לקחת בחשבון עבור פאנלים סולאריים באיכות גבוהה

בקניית פאנלים סולאריים יש להתייחס לא רק למחיר ולאיכות, יש לזכור גם גורמים אחרים.

טמפרטורה: לוחות מונו-גבישיים ופולי-גבישים בעלי יעילות שיא בין 59°F ל-95°F. אזורים עם טמפרטורות גבוהות במהלך הקיץ שאולי לגרום לפאנל סולארי להגיע לטמפרטורה פנימית של יותר מ-100°F עשוי לראות ירידה ברמות היעילות. בעת בחירת מהפך, יש צורך לשקול את התנאי.

השפלה הנגרמת על ידי אור (LID): LID מתייחס למדד של אובדן ביצועים שמתרחשת עם לוחות גבישיים במהלך השעות הראשונות של אור השמש חשיפה. בדרך כלל LID נוטה לנוע בין 1% ל-3% באובדן יעילות. לכן, יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת פאנלים סולאריים.

דירוג אש: קודי בנייה בינלאומיים מחייבים פאנלים סולאריים שיתאימו להם דירוג האש של הגג כדי להבטיח שהפנלים לא יאיץ את התפשטות להבות. בדרך כלל ישנם שלושה סוגים של Class. Class A מספק את המרב הגנה בשריפה, שכן להבות לא יכולות להתפשט יותר ממטר וחצי. כיתה ב' מבטיח שהתפשטות הלהבות לא תעלה על שמונה מטרים, ו-Class C מבטיח להבות לא להתפשט מעבר ל-13 רגל.

תנאי מזג האוויר: לדוגמה, לוחות קריסטליים טובים יותר עבור אזורים כאלה עלולים לחוות ברד כבד מכיוון שהם יכולים לעמוד בפני ברד במהירויות של למעלה עד 50 קמ"ש. למרות העיצוב הדק שלהם, פאנלים סולאריים מסרט הין אינם אידיאליים לברד. מערכת סולארית המשתמשת במחברים, מודולים עם הברגה, או א מערכת מסילות עם שלוש מסגרות מתאימה יותר לבתים שעלולים לחוות א הוריקן או סערה טרופית.

יעילות: היעילות של פאנל סולארי מתייחסת לכמות אור השמש זה יכול להמיר לחשמל. פאנל סולארי בעל יעילות גבוהה יפיק יותר חשמל מאותה כמות אור שמש מאשר לוח בעל יעילות נמוכה יותר.