نقش گوجه فرنگی در افزایش کارایی پنلهای خورشیدی

با دانستن این موضوع، مسائل چینی این فرضیه را مطرح می‌کنند که لیکوپن می‌تواند باعث کاهش پنل‌های خورشیدی پروسکایت تولید شده توسط اشعه فرابنفش شود و دوام آنها را افزایش دهد.

پس از آزمایش‌ها، آن‌ها دریافت می‌کنند که لیکوپن مرزهای دانه را غیرفعال می‌کند (رابط بین دو دانه یا کریستالیت‌ها در پلی‌کریستالی)، بلورینگی و شفافیت را بهبود می‌بخشد و تراکم الکترونی را بهبود می‌بخشد که در مجموع باعث افزایش جریان الکتریکی در پنل‌های خورشیدی می‌شود. بنابراین کارایی آنها نیز افزایش می‌یابد.

نگهداری: با گذشت زمان، گرد و غبار و غذا در پنل‌های خورشیدی جمع می‌شود و عملکرد آنها را کاهش می‌دهد. باران‌های سیستم‌ها را از بین می‌برد، به همین دلیل است که پنل‌ها به تعمیر و نگهداری بسیار کمی نیاز دارند، اما این یک واقعیت است که پنل‌های خورشیدی باید بمانند تا با ماشین راندمان خود کار کنند.

چه عواملی بر راندمان پنل خورشیدی می‌گذارند؟

برخی از انواع پنل‌های خورشیدی عملکرد بهتری نسبت به سایرین دارند. در حال حاضر، بیشتر پنل‌های خورشیدی تجاری (حدود ۹۰ درصد) بر سیلیکن هستند، زیرا گزینه‌های نسبتاً مقرون به صرفه هستند چرا که تا ۲۵ سال عمر می‌کنند و نیازی به نگهداری دارند. اما آنها از میزان بهره‌وری ۲۰-۲۵ درصد می‌روند. انواع موجود از پنل‌های خورشیدی بر سیلیکن وجود دارد:

در الکترونیک، ویفر (ویفر) که گاهی برش یا زیرلایه نیز نامیده می‌شود، یک برش نازک از یک نیم‌رسانا مانند سیلکون بلورین است که در ساخت تراشه‌های الکترونیکی و در فتوولتائیک برای ساخت سلول‌های خورشیدی کاربرد دارد.

لیکوپن به رادیکال‌های آزاد شده توسط تابش فرابنفش خورشید مرتبط می‌شود و آنها را پایدارتر می‌کند. به این ترتیب، این رنگدانه با کاهش آسیب سلولی در پوست بافت، از گوجه فرنگی و سایر میوه‌های قرمز در برابر اشعه فرا بنفش محافظت می‌کند.

در سال ۲۰۲۲، یکی از باورنکردنی‌ترین اکتشافات در تیمی از چینی‌ها می‌شود که اخیراً دریافت‌ها و لیکوپن‌ها (رنگدانه‌های که گوجه فرنگی را قرمز می‌کند) می‌تواند کارایی سلول‌های خورشیدی بر پروسکایت (Perovskite solar cell) را از ۲۰.۵۷ درصد به دست آورد. 23.62 درصد افزایش می دهد.

سطح تابش:”خورشید دهی”(Insolation) به انرژی نور خورشید در یک سطح در طول زمان اشاره دارد. تغییرات منطقه‌ای سطح تابش را با توجه به موقعیت پنل خورشیدی می‌توان در نمایشگر دسترسی به داده‌های برق ناسا بررسی کرد.

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی تک کریستالی (Monocrystalline silicon solar panels) : این پنل‌های خورشیدی از سیلیکون تک کریستال خالص در ویفرها تشکیل شده و رنگ سیاه تیره و بازدهی حدود ۱۷ تا ۲۴ درصد دارند. با این حال، ساخت آنها می‌توان پیچیده و گران باشد.

این پنل‌های خورشیدی به دلیل عمر کوتاه‌شان می‌کنند در حال حاضر در بازار رقابت می‌کنند. با این حال، سایر ویژگی‌های آن‌ها توسعه‌دهنده است و از جستجوی راه‌های جدید برای تقویت پایداری، دوام و کارایی این پنل‌ها دست‌ها برنداشته‌اند. اینجاست که لیکوپن، «رنگدانه گوجه فرنگی» وارد عمل می شود.

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی آمورف (پنل‌های خورشیدی سیلیکونی آمورف): این پنل‌ها یکی از ارزان‌ترین جایگزین‌های موجود در بازار به شماره می‌روند. این نوع پنل خورشیدی حاوی لایه‌های نازکی از شکل غیرکریستالی سیلیکون به نام سیلیکون آمورف(a-Si) است که به عنوان یک ماده نیمه‌رسانا عمل می‌کند. بازده این سلول خورشیدی تقریباً شش تا ۱۳ درصد است.

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی (پنل‌های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی): این پنل‌های خورشیدی حاوی قطعاتی از خلوص بالا و شکل پلی کریستالی از سیلیکون هستند که با هم ذوب شده و به برش‌های نازکی تبدیل می‌شوند و سلول‌های خورشیدی را می‌دهند. این پنل‌های خورشیدی بر سیلیکون دارای کریستال‌های زیادی هستند که الکترون‌ها را در آنها سخت‌تر می‌کند. بنابراین، نرخ بازده این نوع پنل خورشیدی حدود ۱۳ تا ۱۶ درصد است.

چگونه کارایی پنل خورشیدی را بهبود بخشیم؟

پنلهای خورشیدی امروزی چقدر کارآمد هستند؟

سایه زدن: سایه زدن می‌تواند کارایی پنل‌های خورشیدی را تا بیش از نصف کاهش دهد. همه انواع پنل‌های خورشیدی زمانی که دور از درختان بلند یا سایر اشیاء سایه افکن می‌شوند و یا اگر دیودهای گذرگاه کشی موازی سیم با سلول‌های خورشیدی داشته باشند، بهتر عمل کنند.

جهت گیری و زوایا: پنل‌های خورشیدی باید در معرض نور خورشید قرار بگیرد تا کارایی بیشتر باشد. آنها باید در نیمکره شمالی به سمت جنوب و در نیمکره جنوبی به سمت شمال باشند، اما این معنی نیست که یک جهت ثابت ایده آل است. تجهیزاتی برای ردیابی حرکت خورشید توصیه می‌شود.

در سپتامبر همان سال، هلندی یک دستگاه چهار پین پروسکایت-سیلیکون پشت سر هم می‌سازد که از مخلوط سلول‌های خورشیدی سیلیکونی با سلول‌های خورشیدی پروسکایت برای تولید انرژی از نور مرئی و بدن مادون قرمز(از طریق سلول‌های خورشیدی سیلیکونی) به علاوه بر این فرابنفش. از طریق سلول‌های خورشیدی پروسکایت) استفاده می‌کرد. این دستگاه به نرخ بازدهی ۳۰.۱ درصد دست یافت.

در مورد پنل‌های خورشیدی بر سیلیکون، یکی از راه‌های بهبود کارایی آنها، افزودن لایه‌های نازک پروسکایت یا سایر مواد جاذب نور(مانند اکسید سیلیکون). راه دیگر قرار دادن بازتابنده‌های آینه در زوایای خاص در نزدیکی صفحات خورشیدی است تا به آنها کمک کند نور خورشید را جذب کنند.

به طور معمول، راندمان سلول‌های خورشیدی بسته به مکان، آب و هوا و شرایط طبیعی و نوع سیستم انرژی خورشیدی مورد استفاده از ۱۵ تا ۲۲ درصد است. هر چند در چند سال اخیر، پیشرفت‌های لازم در فناوری فتوولتائیک به افزایش رقم آن کمک کرده است.

شرایط آب و هوایی: دمای محیطی برای تولید انرژی خورشیدی است زیرا گرما ولتاژ خروجی پنل‌های را کاهش می‌دهد. پوشش ابری نور مستقیم خورشید را که پنل‌های خورشیدی می‌توانند کاهش دهند و برف سنگین می‌توانند کاملاً مسدود کنند.

پنل‌های خورشیدی پروسکایت ساخته شده با پروسکایت هالید سرب نسبت به پنل‌های خورشیدی بر سیلیکون کم هزینه و کارآمدتر هستند. با این حال، آنها به راحتی توسط گرما، نور و عوامل دیگر، می‌شوند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی، یکی از معایب اصلی انرژی خورشیدی در راندمان متفاوت پنل‌های خورشیدی نهفته است. اصطلاحات «بازده پنل خورشیدی» و «بازده سلول خورشیدی» به میزان نور خورشیدی که هر فناوری فتوولتائیک می‌تواند به انرژی قابل استفاده تبدیل شود، اشاره دارد.

علاوه بر این، عدسی‌های فرنل (عدسی‌های فرنل) می‌توانند به عنوان عامل‌کننده‌های خورشیدی برای ساخت پنل‌های خورشیدی استفاده شوند که به معنای واقعی کلمه نور خورشید دریافتی را روی سلول‌های خورشیدی خود می‌کنند.

با این حال، این اولین بار نیست که موفق به بهبود کارایی صفحات خورشیدی پروسکایت می‌شوند. در آوریل 2021، گروهی از دانشگاه سیتی هنگ کنگ، “فروسن” (ferrocenes) یک ترکیب آلی فلزی بر روی آن قرار گرفت که برای اولین بار در سال 1951 در دانشگاه دوکسن تهیه شد، به سلول‌های خورشیدی پروسکایت اضافه شد و کارایی آنها را تا 25 سالگی رساندند. درصد افزایش یافت و در عین حال ثابت پایداری تعیین شده توسط کمیته بین‌المللی الکتروتکنیکی سلول‌های خورشیدی را نیز گذراندند.

جدای از تکنیک های ذکر شده در بالا، کارایی پنل خورشیدی را می توان تحت تأثیر عوامل زیر قرار داد:

گروهی از اولین اعلام شده رنگدانه موجود در گوجه فرنگی(لیکوپن) ممکن است کلید افزایش کارایی پنل‌های خورشیدی باشد. لی کوپن هم دوام و هم کارایی پنل های خورشیدی پروسکایت را می دهد.

منبع