روپندرا برهامبت -27 سپتامبر 2022 -فرانکو لو/آی استوک
در حال حاضر، انرژی خورشیدی 3.3 درصد از کل انرژی تولید شده در ایالات متحده را تشکیل می دهد و به سریع ترین منبع انرژی پاک در این کشور تبدیل شده است. آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر تخمین می زند که تا سال 2050، سهم انرژی خورشیدی در کل تولید برق آمریکا به 45 درصد برسد. با این حال، برای دستیابی به این نقطه عطف، کارشناسان انرژی خورشیدی باید سیستم های فتوولتائیک را کارآمدتر و پیشرفته تر از همیشه کنند.
اخیراً، تیمی از محققان دانشگاه پلی تکنیک شانگهای نکته‌ای را برجسته کرده‌اند که اغلب نادیده گرفته می‌شود، اما بر عملکرد سلول‌های فتوولتائیک تک و دو (سلول‌هایی که انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند و روی صفحات خورشیدی تعبیه شده‌اند) سیستم‌های متصل به موازی و در سریال آنها فاش کردند که سایه از موانع مختلف از ساختمان های بزرگ گرفته تا برگ درختان و گرد و غبار، میزان تابش نور خورشید بر روی پنل های خورشیدی را کاهش می دهد و بر توان خروجی کلی تأثیر منفی می گذارد.
Huaqing Xie، یکی از نویسندگان و رئیس پلی تکنیک شانگهای، دانشگاه (SSPU)، در مقاله نوشت. “در دنیای واقعی، سلول های فتوولتائیک گاهی اوقات توسط موانع سایه می اندازند، که به طور قابل توجهی مقدار نور ورودی را تغییر می دهد. اثرات تخریب، بهینه سازی انرژی را دشوار می کند و منجر به کاهش قابل توجه انرژی می شود.”
هنگامی که مقدار نور دریافتی توسط سلول خورشیدی به دلیل سایه یک جسم کاهش می یابد، میزان الکتریسیته تولید شده توسط آن بخش خاص از پنل خورشیدی نیز کاهش می یابد و این اتلاف انرژی به عنوان سیستم فتوولتائیک (PV) نیز نامیده می شود. از دست دادن سایه محققان پیشنهاد می کنند که بسیاری از مطالعات قبلی نیز افت توان خروجی را به دلیل انسدادهای سایه برجسته کرده اند.
با این حال، بیشتر آنها فقط بر روی سیستم‌های PV بزرگ که شامل سلول‌های PV متعددی هستند تمرکز کردند و افت سایه سیستم PV را در سیستم‌های خورشیدی کوچک که فقط از یک یا دو سلول به صورت سری و موازی به هم متصل هستند، در نظر نگرفتند. مطالعه حاضر نه تنها افت سایه PV را برای سیستم های کوچک تجزیه و تحلیل می کند، بلکه چگونگی تأثیر عواملی مانند اندازه سایه بر توان خروجی را نیز روشن می کند.
در کاربردهای انرژی خورشیدی در دنیای واقعی، میزان توان تولید شده توسط یک سیستم را می توان با اتصال سلول های PV به صورت سری و موازی افزایش داد. بنابراین محققان پیشنهاد می‌کنند که اگر می‌خواهید یک پنل خورشیدی بسازید، ابتدا مهم است که ترتیب سلول‌ها را در سیستم درک کنید. علاوه بر این، منطقه ای که یک سایه در سیستم های تک سلولی یا دو سلولی می پوشاند نیز نقش مهمی در تصمیم گیری در مورد توان خروجی کلی دارد.
در طول مطالعه خود، محققان دریافتند که میزان الکتریسیته تولید شده توسط سلول های تک و دوتایی که به صورت موازی به هم متصل شده اند، تقریباً مشابه «نسبت سایه به نور خورشید» است. با این حال، مشخص شد که اتلاف توان برای سیستمی که سلول‌های سری به هم متصل است، بیشتر است و بنابراین، تفاوت بین توان خروجی و نسبت نیز برای چنین سیستمی کمی بیشتر است. به عنوان مثال، زمانی که 29.6 درصد مساحت یک سیستم PV سری با سایه پوشانده شد، توان خروجی آن 57.6 درصد کاهش یافت.
پروفسور زی معتقد است که کار تیمش یکی از معدود کارهایی است که با موفقیت نشان می دهد که چگونه نوع اتصال سلولی، ناحیه سایه و موانع سایه بر عملکرد سیستم های خورشیدی کوچک تأثیر می گذارد. آگاهی از همه این عوامل می‌تواند به تولیدکنندگان اجازه دهد تا کارایی پنل‌های خورشیدی را بهبود بخشند و تلفات برق را کاهش دهند. اکنون محققان در حال برنامه ریزی برای مطالعه تاثیر سایه های مختلف بر توان خروجی سیستم های PV هستند.
این مطالعه در مجله انرژی های تجدید پذیر و پایدار منتشر شده است.
