پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر

پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر (Flexible Solar Panels) یا پنل‌های لایه نازک (Thin-Film) معروف هستند کاربردهای فراوانی دارند و با همه نوع شرایط محیطی و جوی سازگار هستند. یکی از مهمترین ویژگی‌های پنل خورشیدی انعطاف پذیر یا منعطف این است که قابلیت کار در محیط‌های با دمای بالا را دارا می‌باشند و همچنین در جاهایی که نور خیلی کمی دارند، نسبت به مدل‌های قدیمی بازدهی خیلی بالاتری دارند.

برخلاف پنل‌های سیلیکونی که با افزایش دما و قرارگرفتن در معرض سایه و شرایط جوی ناپایدار افت عملکردی پیدا می‌کنند، این نوع از پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر در این شرایط با بازده بالاتری کار می‌کنند. پنل های خورشیدی انعطاف پذیر قادر به تولید ولتاژ بیش از 50 ولت می‌باشند که می توانند وسایل برقی را در شرایط روشنایی معمولی تامین کنند.

پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر از سلول های فتوولتائیک برای تولید برق استفاده می کنند، درست مانند پنل های خورشیدی سنتی اما تفاوت عمده این است که به جای یک قاب آلومینیومی و شیشه ای سخت بر روی یک ماده انعطاف پذیر نصب می‌شوند. به لطف این طراحی، پنل‌های خورشیدی منعطف را می‌توان بر روی سطوح منحنی یا غیر صاف نصب شوند، یا می‌توان آن‌ها را تا کرد.

سلول خورشیدی منعطف به عنوان فناوری تحقیقاتی به روش رسوب بخار شیمیایی روی یک لایه منعطف مثل کاغذ برای اولین بار در موسسه فناوری ماساچوست ساخته شده‌است. مدارهای مواد سلول خورشیدی آلی در پنج لایه بر روی لایه‌های کاغذی در یک محفظه خلاء رسوب داده می‌شوند. در این فرایند الکترودهای پلیمری رسانا با بخار شیمیایی اکسایشی قرار داده می‌شوند.

در تهیه این سلول‌های پنل خورشیدی انعطاف‌پذیر، گروهی از داشمندان موسسه فناوری ماساچوست با حمایت از سازمان ملی علوم همکاری داشته‌اند. این پنل‌ها به دلیل وزن کم و قابلیت انعطاف‌پذیری بالا، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند.

پنل‌های انعطاف پذیر موجود، موفق به کسب گواهی‌های بین‌المللی IEC61215، UL61703، CSA، VDE و JET شده‌اند.

ویژگی‌ها و مزایای پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر

در سلول‌های خورشیدی معمولی، تقریباً دو برابر مواد اولیه سلول خورشیدی هزینه مواد نگه‌دارنده مثل شیشه و براکت روی آن است. از آنجایی که هزینه کاغذ از شیشه خیلی پایین تر است، ساخت سلول یا پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر چاپی (منعطف) از پنل‌های سلول خورشیدی معمولی بسیار ارزانتر تمام می‌شود. در روشی دیگر که شامل پوشش دادن کاغذ با استفاده از مواد می‌باشد، ابتدا کاغذ با ماده‌ای صاف به جهت از بین بردن زبری مولکولی کاغذ پوشش داده می‌شود، سپس مواد فتوولتائیک بر روی آن قرار می‌گیرند.

این سلول‌ها طراحی کوچکتر و سبک تری دارند و با وزن کمتر از 10 پوند نیز یافت می‌شوند. برای مقایسه، پنل‌های خورشیدی سنتی معمولاً بین 35 تا 50 پوند وزن دارند و ارتفاع معمولی آنها 65 تا 80 اینچ است، در نتیجه استفاده از دستگاهی با این اندازه و وزن به عنوان منبع تغذیه قابل حمل عملی نیست.

پانل‌های خورشیدی انعطاف پذیر با سلول‌های سیلیکونی کریستالی فقط در امتداد اتصالات خود جمع می‌شوند، در حالی که ماژول‌های لایه نازک انعطاف پذیر می‌توانند در هر جهت خم شوند.

در ادامه مزایای سلول‌ها یا پنل‌ خورشیدی انعطاف پذیر را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

انعطاف‌پذیری

این پنل‌ها به راحتی بر روی سطوح منحنی و غیر صاف نصب می‌شوند و امکان استفاده از فضاهای محدود و غیرمعمول را فراهم می‌کنند.

سبکی

وزن و ضخامت کمتر این پنل‌ها، حمل و نقل، نصب و یکپارچه‌سازی آنها را در کاربردهای مختلف آسان‌تر می‌کند.

دوام

این پنل‌ها آزمایش‌های دوام و ایمنی مشابه پنل‌های شیشه‌ای را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اند و در برابر شرایط جوی و محیطی مختلف مقاوم هستند.

کاربردهای متنوع

این پنل‌ها در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساخت و ساز، پروژه‌های فضایی و حتی پوشاک کاربرد دارند.

نصب آسان

برخی از مدل‌های این پنل‌ها با چسب یا روش‌های دیگر به راحتی نصب می‌شوند.

افزایش سرعت نصب

به دلیل عدم نیاز به تجهیزات اتصال عمیق به سقف یا دیوارها، زمان نصب این پنل‌ها تا 40% کاهش می‌یابد.

معایب پنل‌ خورشیدی انعطاف پذیر

به طور متوسط، بهترین پنل های خورشیدی استاندارد 20 تا 23 درصد کارایی دارند در حالی که پنل های خورشیدی انعطاف پذیر تنها 7 تا 15 درصد کارایی دارند. سیستم‌های لایه نازک فعلی به دلیل کارایی پایین‌تر، به فضای سقف بیشتری نسبت به پانل‌های معمولی نیاز دارند، به این معنی که برای تعداد زیادی از خانه‌ها مناسب نیستند. همچنین نگرانی در مورد دوام پانل های انعطاف پذیر وجود دارد و برخی از مواد مورد استفاده در تولید آن‌ها مانند کادمیوم بسیار سمی هستند.

انواع پنل‌ خورشیدی انعطاف پذیر

بر اساس طبقه بندی کلی:

پنل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر کریستالی:

از همان مواد سیلیکونی پنل‌های معمولی ساخته شده‌اند و قابلیت انعطاف‌پذیری محدودی دارند.

پنل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر لایه نازک (Thin Film):

با استفاده از فناوری لایه نازک ساخته می‌شوند و انعطاف‌پذیری بیشتری دارند.

بر اساس طبقه بندی دقیق‌تر:

پنل خورشیدی انعطاف پذیر را می توان بر اساس مواد مورد استفاده برای سلول‌های فتوولتائیک به سه نوع اصلی طبقه بندی کرد:

الف: تک کریستالی

ب: پلی کریستال

ج: لایه نازک

سلول‌های خورشیدی تک‌کریستال و پلی‌کریستال هر دو از ماده مشابه سیلیکون کریستالی ساخته می‌شوند؛ اما تفاوت در این می‌باشد که در تک کریستال ساختار میکروسکپی یکنواخت در سراسر سیلیکون وجود دارد در حالی که در نمونه های پلی کریستال از کریستال های متعدد با جهتگیری مختلف ساخته شده اند که روش ساخت ساده تری دارند و ارزان تر هستند اما بازدهی آن‌ها نسبت به تک کریستال کمتر است.

یک پنل خورشیدی انعطاف پذیر را می توان با چیدمانی از سلول های خورشیدی در بخش‌های سفت و کوچک با اتصالات تاشو ساخت. گزینه دیگر استفاده از سلول‌های سیلیکونی کریستالی بسیار نازک است که انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می‌کند. سلول‌های خورشیدی لایه نازک از لایه‌ای از مواد فتوولتائیک استفاده می‌کنند که روی یک بستر رسوب می‌کنند که می‌تواند انعطاف‌پذیر باشد. برخی از رایج‌ترین مواد لایه نازک عبارتند از تلورید کادمیوم (CdTe)، مس ایندیم-گالیوم-سلنید (CIGS) و سیلیکون آمورف می‌باشند.

کاربردهای پنل خورشیدی انعطاف پذیر

این سلول‌ ها یا پنل خورشیدی انعطاف پذیر در دهه گذشته به دلیل افزایش کاربردشان در زمینه الکترونیک تاشو و رباتیک تا پوشیدنی‌ها، حمل‌ونقل، ساختمان‌ها و. . . مورد توجه قرار گرفته‌اند. در صورت پیشرفت بیشتر، از این سلول‌های خورشیدی می‌توان به عنوان کاغذ دیواری برای تولید برق روشنایی منازل مسکونی استفاده کرد، به طوریکه حتی با روشنایی چراغ‌ها در شب، باطری‌ها شارژ شوند و برای استفاده هیبریدی برای سایر استفاده‌های برقی ساکنان به کار گرفته شوند؛ همچنین می‌توان از این تکنولوژی در لباس‌ها و پوشیدنی‌ها برای شارژ کردن وسایل الکترونیکی استفاده کرد.

در ادامه کاربردهای سلول‌ها یا پنل‌های خورشیدی منعطف را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

خودروها

به عنوان منبع تغذیه یا شارژر باتری در خودروها استفاده می‌شوند.

لوازم الکترونیکی

در ساخت لوازم الکترونیکی قابل حمل مانند لپ‌تاپ، تلفن همراه و تبلت.

تجهیزات نظامی

در ساخت تجهیزات نظامی مانند کوله‌پشتی‌های مجهز به پنل‌های خورشیدی.

صنعت ساختمان

برای تولید برق در ساختمان‌ها: از جمله سقف‌ها و نماهای غیرمتعارف

پروژه‌های فضایی و نظامی

به عنوان منبع تغذیه در ماهواره‌ها و ایستگاه‌های فضایی، پرتابه‌ها، پهپادها، موشک‌ها و هواپیماهای گشت زنی با و بدون سرنشین

نکات مهم در هنگام خرید پنل خورشیدی انعطاف پذیر

توان و ولتاژ

با توجه به نیاز خود، توان و ولتاژ پنل خورشیدی را انتخاب کنید.

ابعاد و وزن

ابعاد و وزن پنل خورشیدی را با توجه به محل نصب در نظر بگیرید.

کیفیت و دوام

از کیفیت و دوام پنل خورشیدی اطمینان حاصل کنید.

قیمت

قیمت پنل‌های خورشیدی منعطف با توجه به نوع و کیفیت آن‌ها متفاوت است.

به طور کلی، پنل‌های خورشیدی منعطف با توجه به ویژگی‌های خاص خود، راهکاری نوین برای تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر هستند.

پنل‌های خورشیدی فوق‌سبک و انعطاف‌پذیر سری eArc شرکت Sunman

معرفی eArc

پنل‌های خورشیدی سری eArc شرکت Sunman اولین پنل‌های تجاری فوق‌سبک و بدون شیشه در جهان هستند که تحولی نوین در بازار انرژی خورشیدی ایجاد کرده‌اند. این پنل‌ها اولین ماژول خورشیدی بدون شیشه باریک در جهان هستند که از سلول‌های سیلیکون کریستالی تثبیت‌ شده و مواد مرکب پلیمری ثبت اختراع شده (ZL201610927464.6، ZL201610927383.6، EP3534410) Sunman ساخته شده‌اند. این پنل‌ها در حالی‌که دوام و استحکام پنل‌های شیشه‌ای سنتی را حفظ می‌کنند، حدود ۷۰٪ سبک‌تر و تا ۹۵٪ نازک‌تر هستند و نصب آن‌ها بسیار آسان است.

ویژگی‌ها و مزایای پنل‌ خورشیدی قابل انعطاف eArc

انعطاف‌پذیری و کاهش ضخامت

پنل‌های eArc مانند یک پوسته یا ماژول خورشیدی انعطاف‌ پذیر عمل می‌کنند و در مقایسه با پنل‌های شیشه‌ای سنتی:

۷۰٪ سبک‌تر
تا ۹۵٪ نازک‌تر هستند.

این ویژگی‌ها باعث می‌شوند نصب و حمل و نقل این پنل‌ها آسان‌تر باشد و امکان نصب بر روی سطوح منحنی و غیرصاف فراهم شود.

وزن فوق‌ سبک

پنل‌های eArc تنها ۲.۸ کیلوگرم بر متر مربع وزن دارند، یعنی تقریباً ۳۰٪ وزن پنل‌های شیشه‌ای معمولی. این وزن سبک سبب کاهش نیاز به سازه‌های سنگین، افزایش سرعت نصب تا ۴۰٪ و کاهش هزینه‌ها می‌شود.

زیبایی و چشم نوازی محیط

با روش Quick-Bonding شرکت Sunman، پنل‌ها به صورت یکپارچه روی سقف نصب می‌شوند و علاوه بر عملکرد بالا، چشم نوازی محیط را نیز افزایش می‌دهند.

نصب آسان و صرفه‌جویی اقتصادی

کاهش ۵۰٪ هزینه نیروی کار
کاهش قابل توجه زمان و هزینه نصب در محل
قابلیت نصب روی انواع سقف‌ها و سازه‌ها، از مسکونی و اداری تا پروژه‌های صنعتی و تجاری

مواد مرکب اختصاصی و دوام بالا

پنل‌ خوشیدی انعطاف پذیر eArc از ترکیب سلول‌های سیلیکون کریستالی و مواد مرکب پلیمری ثبت اختراع شده ساخته شده‌اند که دارای ویژگی‌های زیر هستند:

عبور نور بالا
مقاومت در برابر ضربه
دوام طولانی و ایمنی بالا
دارای گواهی TÜV

سازگاری با انواع سلول‌های سیلیکونی

پنل‌های eArc طراحی مستقل از نوع سلول دارند، به این معنا که می‌توانند با انواع سلول‌های سیلیکون کریستالی معتبر کار کنند و از مزایای اقتصادی زنجیره تأمین بهره‌مند شوند.

سیلیکون کریستالی و اهمیت آن ها در ساخت پنل خورشیدی انعطاف‌پذیر

سیلیکون کریستالی رایج‌ترین نوع سلول خورشیدی در جهان است و شامل:

تک‌بلوری: (Monocrystalline Silicon) راندمان بالا و ساختار بلور یکنواخت
چندبلوری: (Polycrystalline Silicon) هزینه کمتر و راندمان کمی پایین‌تر

فناوری تثبیت‌ شده بدین معناست که این سلول‌ها در طول زمان توسعه یافته، در تولید انبوه استفاده شده و عملکرد و قابلیت اطمینان آن‌ها به طور گسترده اثبات شده است.

استانداردها و گواهی‌نامه‌های پنل خورشیدی انعطاف‌ پذیر eArc

پنل‌های eArc بر اساس سلول‌های سیلیکون کریستالی تثبیت‌شده و مواد مرکب پلیمری اختصاصی ساخته شده‌اند و موفق به کسب تمامی گواهی‌نامه‌های بین‌المللی زیر شده‌اند.

استاندارد	توضیح	کشور / سازمان
IEC61215:2016	تست دوام، عملکرد و ایمنی پنل‌های کریستالی	کمیسیون بین‌المللی برق (IEC)
UL61703:2016	ارزیابی ایمنی و مقاومت در برابر شرایط محیطی	Underwriters Laboratories آمریکا
CSA	استاندارد عملکرد و ایمنی پنل‌های PV	Canadian Standards Association کانادا
VDE	استاندارد کیفیت و ایمنی تجهیزات الکتریکی	Verband der Elektrotechnik آلمان
JET	تائیدیه ایمنی و کیفیت تجهیزات PV	Japan Electrical Safety & Environment Technology Laboratories ژاپن

آزمایش‌های تکمیلی کیفیت و دوام پنل خورشیدی انعطاف‌پذیر شامل:

۳۰۰۰ ساعت گرمای مرطوب
قرارگیری در معرض اشعه ماوراء بنفش (معادل ۲۵ سال عملکرد)
آزمایش PID (Potential Induced Degradation)
آزمایش خوردگی با مه نمک و آمونیاک

این تست‌ها اطمینان می‌دهند که پنل‌های خورشیدی منعطف eArc می‌توانند در شرایط محیطی و جوی متنوع با عملکرد پایدار کار کنند.

فرآیند تولید و ظرفیت صنعتی

شرکت Sunman علاوه بر توسعه فرآیند تولید و کنترل کیفیت، ظرفیت راه‌اندازی سریع نیروگاه‌های ۱ گیگاواتی را فراهم کرده است که اصطلاحاً اولین گیگافکتوری جهان برای تولید پنل‌های خورشیدی فوق‌سبک محسوب می‌شود.

مزایای کلیدی پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر eArc

وزن بسیار کم برای نصب آسان و سریع
نصب یکپارچه و زیبا با روش چفت شوندگی سریع (Quick-Bonding)
صرفه‌جویی اقتصادی تا ۵۰٪ در هزینه نیروی کار
مقاوم در برابر ضربه، شرایط جوی و محیطی
سازگار با انواع سلول‌های سیلیکونی کریستالی

معایب پنل‌ خورشیدی انعطاف‌ پذیر eArc

بازدهی کمتر نسبت به پنل‌های شیشه‌ای سخت (۷–۱۵٪ در مقابل ۲۰–۲۳٪)؛ به دلیل ضخامت کمتر و چگالی پایین سلول‌های فعال
حساسیت به شرایط محیطی مانند UV، گرما و رطوبت و فشار مکانیکی؛ طول عمر معمول ۱۰–۲۰ سال
نیاز به سطح سقف بیشتر برای تولید توان مشابه، کمتر مناسب نیروگاه‌های بزرگ
هزینه بالاتر مواد و تولید؛ فناوری پیشرفته و مواد خاص باعث افزایش قیمت نسبت به پنل‌های شیشه‌ای با راندمان مشابه می‌شود
برخی مواد خاص مانند CdTe به علت آلودگی و سمی بودن، نیاز به مدیریت محیطی دقیق دارند.
خم شدن مکرر یا فشار زیاد ممکن است اتصالات سلول‌ها را خراب کن