ممکن است بدانید که پنل و سلول خورشیدی چیست و چه کاری می‌تواند انجام دهد. این سلول‌ها نور خورشید را به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌کند تا به صرفه‌جویی در هزینه‌ها، استقلال انرژی، افزایش ارزش فروش دوباره خانه شما کمک کند اما جنس صفحات خورشیدی از چیست؟ آیا این صفحات قابل بازیافت هستند یا خیر؟ در این مقاله، پاسخ این سؤالات را می‌خوانید.
جنس صفحات خورشیدی از چیست؟
برای بیشتر شدن کاربرد سلول های خورشیدی، بیشتر پنل‌های خورشیدی از جنس سلول‌های خورشیدی سیلیکونی در یک قاب فلزی هستند که با یک ورقه شیشه‌ای محافظت می‌شوند. این سلول‌ها سیم و نوارهای فلزی به نام باسبار یا شینه برای انتقال جریان الکتریکی به خارج از پنل و داخل خانه یا محل کار شما هم دارند. در ادامه، نگاهی به هر یک از اجزای تشکیل‌دهنده یک پنل خورشیدی میندازیم.
۱. سیلیکون در پنل‌های خورشیدی
حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد از پنل‌های خورشیدی مانند آنچه در نیروگاه خورشیدی فولاد مبارکه اصفهان به کار رفته، از سلول‌های خورشیدی نیمه هادی سیلیکونی ساخته شده‌اند که اغلب سلول‌های فتوولتائیک(PV) نامیده می‌شوند.
در هر یک از این سلول‌ها از سیلیکون برای ساختن نیمه هادی‌های منفی (نوع n) و مثبت (نوع p) استفاده می‌شود که روی هم قرار گرفته‌اند. الکترون‌ها از بین این دو لایه عبور می‌کنند و هنگامی که فوتون‌های نور خورشید به آنها برخورد می کند، آزاد می شوند تا جریان الکتریکی ایجاد شود.
سازندگان خورشیدی عناصر بور، گالیم و فسفر را به سیلیکون اضافه می‌کنند تا به سلول‌های خورشیدی بارهای متفاوتی بدهند.
چرا از سیلیکون برای ساخت سلول‌های خورشیدی استفاده کنیم؟
از سیلیکون برای ساخت سلول‌های خورشیدی از دهه ۱۹۴۰، زمانی که سلول‌های خورشیدی برای اولین بار در آزمایشگاه‌های بل تحقیق می‌شد، استفاده می‌شد و هنوز هم استفاده می‌شود. چندین دلیل برای این کار وجود دارد:
- پس از اکسیژن، سیلیکون فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین است. فراوانی این عنصر به پایین نگه داشتن هزینه پنل‌ها کمک می‌کند.
- سیلیکون دارای راندمان تبدیل بالایی است که باعث می‌شود نور خورشید بیشتر به الکتریسیته تبدیل شود.
- سیلیکون بادوام است و به صفحات خورشیدی اجازه می‌دهد تا بیش از ۲۵ سال ماندگاری داشته باشند.
- سیلیکون غیر سمی است و کار با آن بی خطر است.
سلول های خورشیدی تک کریستالی در مقابل سلول‌های خورشیدی پلی کریستالی
دو شکل از صفحات سیلیکونی کریستالی وجود دارد: تک کریستالی و پلی کریستالی. سلول‌های خورشیدی تک کریستالی از ویفرهایی تشکیل شده‌اند که از یک کریستال بزرگ و خالص بریده شده‌اند و کارایی بالاتری دارند. سلول‌های خورشیدی پلی کریستالی از ذوب شدن کریستال‌های متعدد با هم در یک خمره ساخته می‌شوند و نسبت به پنل‌های تک کریستالی کارایی و هزینه کمتری دارند.
۲. آلومینیوم در پنل‌های خورشیدی
آلومینیوم برای دو جزء از صفحات خورشیدی استفاده می‌شود: سیم کشی شینه و اسکلت فلزی.
روبان باسبار فضای بین سلول‌های خورشیدی را پر می‌کند و اجازه می‌دهد برق در سراسر پنل جریان یابد. هرچه نوار شینه بیشتر باشد، کارایی پنل‌ها بیشتر می‌شود.
در ساخت فریم‌های فلزی که پنل‌های خورشیدی را احاطه کرده‌اند نیز از آلومینیوم استفاده می‌شود. این قاب‌ها پنل را در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کنند و برای نصب پنل‌ها استفاده می‌شوند.
۳. شیشه در پنل های خورشیدی
رویه شفاف پنل خورشیدی معمولا یک لایه نازک از شیشه است که ضخامت آن حدود ۶ تا ۷ میلی‌متر می‌شود. این پوشش شیشه‌ای نه تنها سلول‌های خورشیدی را از سقوط اجسام روی آن محافظت می‌کند، بلکه میزان گرما و رطوبت را در پنل تنظیم می‌کند.
این شیشه تقریبا ۹۷ درصد از وزن یک پنل خورشیدی را تشکیل می‌دهد که آن را از نظر جرمی بزرگترین جزء یک پنل خورشیدی می‌کند. این شیشه کاملا برای پنل‌های خورشیدی مناسب است زیرا ارزان، بادوام و با بازیافت آسان است.
۴. سایر مواد لازم برای ساخت پنل خورشیدی
در حالی که سیلیکون، شیشه و آلومینیوم اجزای اصلی از جنس صفحات خورشیدی را تشکیل می‌دهند، مواد دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرند که مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از:
- یک صفحه پشتی بادوام ساخته شده از پلاستیک،
- سیم استاندارد ۱۲ ولتی؛
- چسب اتیلن وینیل استات (EVA).
آیا پنل‌های خورشیدی قابل بازیافت هستند؟
سوال بزرگ این است که در پایان عمر پنل خورشیدی چه اتفاقی برای آن مواد میفتد؟ بازیافت پنل‌های خورشیدی یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های کارشناسان است. همان‌طور که برای پایان عمر تمام زیرساخت‌های انرژی از جمله باد، هسته‌ای و سوخت‌های فسیلی سناریوهایی وجود دارد، کارشناسان نگران باقی ماندن بقایای پنل‌های خورشیدی در طبیعت هستند. بااین‌حال، چند دلیل وجود دارد که باید امیدوار بود که پنل‌های خورشیدی شما پس از بازنشستگی به زباله تبدیل نمی‌شوند.
اول از همه، نتایج مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۲ که در نشریه PLOS ONE منتشر شد، نشان داد که صفحات خورشیدی بسیار بیشتر دوام می‌آورند و «موج» زباله‌های پنل خورشیدی بسیار کوچک‌تر خواهد بود و حدود ۱۰ سال دیرتر از آنچه قبلا انتظار می‌رفت فرا می‌رسد. این امر به صنعت بازیافت خورشیدی ۱۰ سال دیگر فرصت می‌دهد تا فناوری و زیرساخت خود را بهبود بخشد.
از آن گذشته، بسیاری از شرکت‌های دانش بنیان در سراسر جهان تلاش می‌کنند تا انرژی خورشیدی را از طریق پنل‌های قابل بازیافت به جریان برق تبدیل کنند. این اتفاق هم می‌تواند به کاهش دغدغه‌های مربوط به جنس صفحات خورشیدی کمک کند.
کلام آخر
پنل‌های خورشیدی از جمله پنل‌هایی که در پروژه آفتاب شرق شرکت صنایع نیرو و انرژی پاک فولاد (صناپ) به کار می‌روند، از ترکیب سیلیکون، آلومینیوم، شیشه و مواد مختلف دیگر ساخته می‌شوند. فراوانی و دوام سیلیکون و شیشه به کاهش هزینه پنل‌های خورشیدی در طول سال‌ها کمک می‌کند.
مانند تمام زیرساخت‌های انرژی، برای پایان عمر پنل‌های خورشیدی هم زمانی باید در نظر گرفته شود تا از ایجاد زباله جلوگیری شود. امروزه فناوری بازیافت پنل‌های خورشیدی در مراحل اولیه خود است اما دوام صفحات خورشیدی و بازار بازیافت آنها به سرعت در حال گسترش است.
