כל מה שאתה צריך לדעת על פאנלים סולאריים

הדחיפה למקורות אנרגיה מתחדשים הובילה לעלייה בשימוש באנרגיה סולארית. בעשור האחרון לבדו, התעשייה הסולארית גדלה בכמעט 50%, על ידי תמיכה פדרלית כגון זיכוי מס השקעות סולאריות וביקוש מסחרי ותעשייתי חזק לאנרגיה נקייה. ככל שהמגזר הסולארי ממשיך לעלות, כדאי ללמוד את עמוד השדרה של התעשייה הסולארית: פאנלים סולאריים. מדריך זה ימחיש את הסוגים השונים של פאנלים סולאריים הקיימים כיום בשוק, את נקודות החוזק והחולשה שלהם, ומה המתאים ביותר למקרי שימוש ספציפיים.

מהו פאנל סולארי?

פאנלים סולאריים משמשים לאיסוף אנרגיה סולארית מהשמש ולהמרתה לחשמל. בואו לגלות איך עובד פאנל סולארי:

הפאנל הסולארי הטיפוסי מורכב מתאי שמש בודדים, שכל אחד מהם עשוי משכבות של סיליקון, בורון וזרחן. שכבת הבור מספקת את המטען החיובי, שכבת הזרחן מספקת את המטען השלילי, ופלסת הסיליקון פועלת כמוליך למחצה. כאשר הפוטונים של השמש פוגעים במשטח הפאנל, הם דופקים אלקטרונים מה"סנדוויץ'" הסיליקון ואל השדה החשמלי שנוצר על ידי תאי השמש. כתוצאה מכך נוצר זרם כיווני, שנרתם לאחר מכן לכוח שמיש.

panels

מודול סולארי

התהליך כולו נקרא אפקט פוטו-וולטאי, ולכן פאנלים סולאריים ידועים גם כפאנלים פוטו-וולטאיים או פאנלים PV.

מערכת פוטו-וולטאית טיפוסית מכילה 60, 72 או 90 תאים סולאריים בודדים.

4 הסוגים העיקריים של פאנלים סולאריים

ישנם 4 סוגים עיקריים של פאנלים סולאריים הזמינים כיום בשוק: חד-גבישי, פוליגריסטלי, PERC ופאנלים בעלי סרט דק.

פאנלים סולאריים חד-גבישיים

ידועים גם כפנלים חד-גבישיים, אלה עשויים מקריסטל סיליקון טהור יחיד הנחתך למספר פרוסות. מכיוון שהם עשויים מסיליקון טהור, ניתן לזהות אותם בקלות לפי צבעם השחור הכהה. השימוש בסיליקון טהור גם הופך את הפאנלים החד-גבישיים לחסכוניים ביותר בחלל ועמידים ביותר מבין כל שלושת סוגי הפאנלים הסולאריים. עם זאת, זה כרוך במחיר – הרבה סיליקון מתבזבז כדי לייצר תא חד-גבישי אחד, לפעמים מגיע ליותר מ-50%. זה מביא לתג מחיר גבוה.

פאנלים סולאריים פוליקריסטליים

כפי שהשם מרמז, אלה מגיעים מגבישי סיליקון שונים במקום אחד. את שברי הסיליקון ממיסים ויוצקים לתבנית מרובעת. זה הופך את התאים הפולי-גבישיים להרבה יותר נוחים מכיוון שאין כמעט בזבוז, ונותן להם את הצורה הריבועית האופיינית. עם זאת, זה גם הופך אותם לפחות יעילים מבחינת המרת אנרגיה וחלל, שכן טוהר הסיליקון והמבנה שלהם נמוכים יותר מאשר לוחות חד-גבישיים. יש להם גם סבילות חום נמוכה יותר, מה שאומר שהם פחות יעילים בסביבות טמפרטורות גבוהות.

לוחות פולטים ותא אחורי (PERC) פסיביים

פאנלים סולאריים של PERC הם שיפור של התא החד-גבישי המסורתי. טכנולוגיה חדשה יחסית זו מוסיפה שכבת פסיבציה במשטח האחורי של התא המשפרת את היעילות בכמה דרכים:

  • הוא מחזיר אור לתוך התא, ומגדיל את כמות קרינת השמש שנספגת.
  • זה מפחית את הנטייה הטבעית של אלקטרונים להתחבר מחדש ולבלום את זרימת האלקטרונים במערכת.
  • זה מאפשר אורכי גל גדולים יותר של אור להשתקף. גלי אור מעל 1,180 ננומטר אינם יכולים להיספג על ידי פרוסות סיליקון ופשוט לעבור דרכם, כך שהם בסופו של דבר מחממים את יריעת המתכת האחורית של התא ומפחיתים את יעילותו. שכבת הפסיבציה משקפת את אורכי הגל הגבוהים הללו ומונעת מהם לחמם את הסדין האחורי.

פאנלים סולאריים בסרט דק

לוחות סרט דק מאופיינים בשכבות עדינות מאוד שהן דקות מספיק כדי להיות גמישות. כל פאנל אינו דורש גיבוי מסגרת, מה שהופך אותם לקלים יותר וקלים יותר להתקנה. שלא כמו לוחות סיליקון גבישי המגיעים בגדלים סטנדרטיים של ספירות של 60, 72 ו-96 תאים, לוחות סרט דק יכולים להגיע בגדלים שונים כדי להתאים לצרכים ספציפיים. עם זאת, הם פחות יעילים מפאנלים סולאריים טיפוסיים מסיליקון.

סוגי פאנלים סולאריים לפי יעילות

מבין כל סוגי הפאנלים, לפאנלים סולאריים גבישיים יש את היעילות הגבוהה ביותר.

לפנלים חד-גבישיים יש דירוג יעילות של מעל 20%.

לוחות PERC מוסיפים יעילות נוספת של 5% הודות לשכבת הפסיבציה שלהם.

לוחות פולי-גבישיים מרחפים איפשהו בין 15-17%.

לעומת זאת, לוחות סרט דק הם בדרך כלל פחות יעילים ב-2-3% מסיליקון גבישי. בממוצע:

ללוחות CIGS יש טווח יעילות של 13-15%.

CdTe נע בין 9-11%.

ל-a-Si יש את היעילות הנמוכה ביותר ב-6-8%.

אנרגיה ירוקה

סוג לוח יעילות

ה-PERC הגבוה ביותר (5% יותר מאשר חד גבישי)

חד גבישי 20% ומעלה

רב גבישי 15-17%

נחושת אינדיום גליום סלניד (CIGS) 13-15%

קדמיום טלוריד (CdTe) 9-11%

סיליקון אמורפי (a-Si) 6-8%

סוגי פאנלים סולאריים לפי קיבולת חשמל

לתאים חד-גבישיים יש את יכולת ההספק הגבוהה ביותר, הודות למבנה החד-גביש שלהם המאפשר דירוג תפוקה גבוה יותר באריזה קטנה יותר. רוב הלוחות החד-גבישיים יכולים לייצר עד 300 וואט של קיבולת חשמל. ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיה הסולארית אפשרה לפאנלים פוליבריסטליים לגשר על הפער. פאנל פוליקריסטלי סטנדרטי בן 60 תאים מסוגל כעת לייצר בין 240-300w.

עם זאת, לוחות חד-גבישיים עדיין מנצחים את הפולי-גבישים במונחים של קיבולת הספק לתא. מכיוון שלוחות סרט דק אינם מגיעים בגדלים אחידים, אין מדד סטנדרטי של קיבולת הספק, והקיבולת של פאנל סרט דק אחד תהיה שונה משל אחר על סמך גודלו הפיזי. באופן כללי, בהינתן אותה טביעת רגל פיזית, לוחות גבישיים קונבנציונליים מפיקים כוח רב יותר מאשר לוח סרט דק באותו גודל.

סוגי פאנלים סולאריים לפי עלות

לוחות מונו-גבישים (או מודולים כפי שהם ידועים מבחינה טכנית) נושאים תג מחיר גבוה, בשל תהליך הייצור עתיר האנרגיה והבלתי יעיל שלו עם תשואה של 50% בלבד עבור כל גביש סיליקון. מודולים פוליגריסטליים זולים יותר מכיוון שהם עושים שימוש בשברי הגביש שנותרו מייצור חד גבישי, מה שמביא לתהליך ייצור פשוט יותר ועלויות ייצור נמוכות יותר.

מבין פאנלים סולאריים בעלי סרט דק, CIGS הוא היקר ביותר, ואחריו CdTe וסיליקון אמורפי [1]. מלבד עלות הרכישה הנמוכה יותר, מודולי סרט דק יכולים להיות קלים יותר להתקנה הודות למשקל הקל והגמישות שלהם, מה שמוריד את עלות העבודה. בעוד שהעלות הכוללת של מערכות מגורים ירדה ביותר מ-65% בעשור האחרון, העלות הרכה של מערכת עלתה למעשה מ-58% מסך עלות המערכת ב-2014 ל-65% ב-2020.

למידע נוסף על עלויות רכות, עיין במאמר שלנו על העלויות הרכות בתעשייה הסולארית, ומה נעשה כדי להפחית אותן.

סוג לוח (מודול) ועלות ממוצעת לוואט

PERC $0.32-$0.65

מונוקריסטלי 1 $ – 1.50 $

פולי-גבישי $0.70 – $1

נחושת אינדיום גליום סלניד (CIGS) $0.60 – $0.70

קדמיום טלוריד (CdTe) $0.50 – $0.60

סיליקון אמורפי (a-Si) $0.43 – $0.50

שימו לב שהנתונים הללו אינם כוללים את עלות ההתקנה והעבודה. עם עבודה וגורמי תקורה אחרים, הסכום הכולל יכול לעלות ל-$2.50 עד 3.50$ לוואט.

אולי תרצה לקרוא על כמה עולה פאנל סולארי כאן.

גורמים נוספים שיש לקחת בחשבון

טֶמפֶּרָטוּרָה

הטמפרטורה של פאנל סולארי יכולה להשפיע על יכולתו להפיק אנרגיה. אובדן תפוקה זה בא לידי ביטוי באמצעות מקדם הטמפרטורה, המהווה מדד לירידה בתפוקת ההספק של הפאנל עבור כל עלייה של 1°C מעל 25°C (77°F).

דירוג אש

קוד הבנייה הבינלאומי המעודכן לשנת 2012 מחייב פאנלים סולאריים להתאים לדירוג האש של הגג שבו הם מותקנים. זאת על מנת להבטיח שהמודולים לא יאיץ את התפשטות הלהבות במקרה של שריפה. (קליפורניה הולכת צעד אחד קדימה בכך שהיא דורשת מכל מערכת ה-PV, הכוללת את מערכת המתלים, להיות בעלת אותו דירוג אש).

דירוג ברד

פאנלים סולאריים נבדקים גם עבור פגיעות ברד. תקני UL 1703 ו-UL 61703 נותנים מענה לסופות ברד, על ידי הפלת כדורי פלדה מוצקים בגודל 2 אינץ' על פאנלים סולאריים מגובה של 51 אינץ', ועל ידי ירי כדורי קרח בגודל 1 אינץ' על לוחות PV עם תותח פנאומטי כדי לדמות פגיעות ברד. בגלל המבנה העבה יותר שלהם, לוחות גבישיים יכולים לעמוד בפני ברד במהירויות של עד 50 קמ"ש, בעוד שפאנלים סולאריים בעלי סרט דק נושאים דירוג נמוך יותר בשל אופיים הדק והגמיש.

שמש על הגג

דירוג הוריקן

בעוד שאין דירוג רשמי של סיווג סולארי להוריקנים, משרד האנרגיה הרחיב לאחרונה את מפרטי התכנון המומלצים שלו עבור פאנלים סולאריים כדי להגן מפני מזג אוויר קשה.

השפלה הנגרמת על ידי אור (LID)

LID הוא אובדן ביצועים הנראה בדרך כלל בפאנלים גבישיים במהלך השעות הראשונות של חשיפה לשמש. זה קורה כאשר אור השמש מגיב עם עקבות חמצן שנותרו מתהליך הייצור, מה שמשפיע על מבנה סריג הסיליקון.

אז באיזה סוג פאנל סולארי כדאי להשתמש?

מכיוון שלפנלים גבישיים וסרט דק יש יתרונות וחסרונות משלהם, הבחירה בפאנל סולארי מסתכם בסופו של דבר בהגדרות הנכס והמצב הספציפיים שלך.

מרחב מוגבל

אלה המתגוררים באזור צפוף עם שטח מוגבל צריכים לבחור במודולים חד-גבישיים יעילים ביותר כדי להפיק את המרב מהשטח הפיזי ולמקסם את החיסכון בשימוש. אם התקציב מאפשר, בחירה בפאנלים של PERC יכולה להוריד את עלויות ייצור האנרגיה אפילו יותר בטווח הארוך.

נכסים גדולים

בעלי נכס גדול מספיק יכולים לחסוך בעלויות מראש על ידי שימוש בפאנלים סולאריים פוליבריסטליים, כאשר טביעת רגל גדולה יותר של הפאנל יכולה לקזז את יעילות הפנל הנמוכה יותר. עם זאת, טביעת רגל גדולה יותר עשויה גם להיות עלויות עבודה נוספות, כך שלא בהכרח זול יותר להשיג כמות גבוהה יותר של פאנלים זולים יותר. בעוד שהעלות הראשונית עשויה להיות נמוכה, היא עשויה בסופו של דבר להתקזז על ידי יעילות מופחתת והוצאות תפעול גבוהות יותר בטווח הארוך.

באשר לפאנלים סולאריים בעלי סרט דק, אלה מתאימים ביותר למיקומים שבהם ההתקנה הכבדה והעתיר עבודה של סיליקון גבישי אינה אפשרית. מיקומים כאלה יכולים לכלול מבנים מסחריים עם מרווחים צרים או גגות דקים; חללים קומפקטיים כגון רכבי פנאי וכלי שיט; ואזורים הדורשים התקנה גמישה במקום חיפוי קשיח.

קרא עוד על מערכת סולארית מסחרית כאן.

זכור כי פאנלים סולאריים מיועדים להתקנה ארוכת טווח, שיכולה להגיע עד 25 שנים. אז לא משנה באיזה סוג תבחר ללכת, הקפד לעשות שיעורי בית כדי להבטיח שזו האפשרות הטובה ביותר עבור הצרכים שלך.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן