پیل های خورشیدی

پیلهای خورشیدی زمینی كه معمولاً از سیلسیوم تك بلوری تهیه می شوند. پیلهای معمولی از نوع n روی p از قرصهای گردسیلیسیومی به ضخامت ۳/۰ میلیمتر تهیه می شوند. طرف پایین یا پشت پیلی كه نور بر آن نمی تابد دارای پوششی فلزی است كه با بدنه نوع p سیلسیوم تماس برقرار می كند. یك لایه بالایی از نوع n كه تشكیل دهنده پیوند pn است برای این كه مقاومت اندكی داشته باشد به میزان زیادی ناخالص شده است. انگشتی هایی فلزی به عرض حدود ۱/۰ میلیمتر و بضخامت ۰۵/۰ میلی متر با این لایه جلویی تماس اُهمی ایجاد می كنند تا جریان را جمع آوری كنند. یك پوشش شفاف عایق ضد بازتاب بضخامت تقریبی ۰۶/۰ میكرون(p-m) لایه سیلسیومی فوقانی را می پوشاند و به این ترتیب انتقال نور بهتری نسبت به هنگامی كه سیلسیوم بدون پوشش است پدید می آورد.
چنانچه كسی این ساختار را با ساختار یك مدار مجتمع (ic) مقایسه كند. از سادگی نسبی پیل خورشیدی شگفت زده می شود. در ترانزیستورهای مدار مجتمع به هزاران پیوند pn وجود دارد. عمده ترین عناصر یك مدار مجتمع عرضی تنها حدود چند میكرون دارد و عملكرد آن در مقایسه با پیلهای خورشیدی بسیار پیچیده و متنوع است. روشهای ساخت سیلسیوم كاملاً شناخته شده اند و مراحل تهیه یك مدار مجتمع را می توان به راحتی درباره پیل خورشیدی به كار برد. خواننده عزیز ممكن است تعجب كند كه چرا یك فصل كامل از كتاب به مواد تشكیل دهنده پیلهای خورشیدی و پردازش آنها اختصاص یافته است.
● خواص ماده و روشهای پردازش پیلها
واقعیت امر این است كه پیلهای سیلیسیومی با استفاده از طرح معمولی پیل و روشهای مرسوم آماده سازی مدار مجتمع (ic) برای مصارف زمینی ساخته شده اند. البته این پیلها نسبتاً و به همین دلیل برای مصارف خاص مانند تأمین برق دستگاههای ارتباطی واقع در مناطق دور دست كه هزینه تولید الكتریسیته به وسیله منابع گران تمام می شود. مناسبند. دو عامل مهم و اساسی بر انتخاب مواد تشكیل دهنده پیل و روشهای آماده سازی تأثیر دارد:
۱) هزینه انرژی الكتریكی تولید شده- هزینه توان خروجی یك سیستم فتو دلتایی-مثلاً بر حسب دلار در هر كیلووات ساعت
با راندمان پیل و مجموعه یكپارچه آن و كلیه هزینه هایی كه در خلال ساخت نصب و راه اندازی آن سیستم صرف می شودتعیین می گردد. هزینه های ترازكننده سیستم (bos) مانند بهای زمینی كه به آن سیستم اختصاص یافته است و هزینه تبدیل توان و ذخیره سازی انرژی را نیز باید به هزینه فوق افزود.
۲) زمان یا نسبت باز پرداخت انرژی
در هر مرحله از تولید یك سیستم توان فتوولتاتی- در مرحله استخراج مواد خام از زمین در مرحله تصفیه و پالایش و در مراحل شكل دادن مواد و غیره انرژی مصرف می شود. مدت زمانی كه سیستم مذكور باید كار كند تا مقدار انرژی الكتریكی معادل كل انرژی به كار رفته در ساخت آن سیستم را تولید كند. نباید پیش از چند سال باشد. این مدت را زمان باز پرداخت انرژی می نامند. اگر قرار باشد سیستم تولید توان فتوولتایی، در مجموع انرژی تولید كند باید طول عمر مفید سیستم بیش از طول مدت بازپرداختش باشد. در یك سیستم اقتصاد آزاد ایده آل كارآیی بازپرداخت انرژی یك سیستم پیل خورشیدی یا هر نیروگاه دیگر تا حدی در هزینه آن سیستم نمایان می شود. در واقع لازم است تكنولوژیست ها و تعیین كنندگان خط مشی سیاسی هر گاه كه دولت بعضی از اجزای اصلی صنعت انرژی را تعدیل می كند.
یا به آنها كمك مالی می كند بازپرداخت انرژی را جدا از هزینه انرژی تولید شده به حساب آورند هنگام مقایسه سیستمهای گوناگون فتوولتایی می توان قابلیت متحمل نسبی آنها را در شرایط محیطی گوناگون مانند دما، رطوبت درون هوا، و حتی اثر بیرنگ كنندگی نور خورشید بر پوشش پیل در نظر گرفت. زیرا این عوامل می توانند موجب كوتاه شدن عمر سیستم و افزایش هزینه انرژی حاصله شوند. به اجرا درآوردن طرحهایی كه برای مصرف در مقیاسی وسیع در نظر گرفته می شوند باید به مقدار زیاد مقرون به صرفه باشد.
در دسترس بودن مواد به كار رفته در این پیلها و نیز اثرات محیطی مربوط به ساخت، استفاده و سرانجام فروش و عرضه این پیلها باید بررسی شود. خواص یك نیمه هادی مانند سیلسیوم به روندهای به كار رفته در ساخت آن بستگی دارد. مهمترین مطلب درجه بی عیبی بلور است كه از روی محصول نهایی مشخص می شود. گرچه خواص الكتریكی نیمه هادیهایی مانند سولفید كادمیم حائز اهمیت است ولی خواص دیگر آنها نیز در طراحی پیل مهم هستند.

مرادپور

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان