پنل مونوکریستال پنلی است که سلول‌هایش از یک بلور یکپارچهٔ سیلیکون بریده شده‌اند. همین ساختار منظم باعث میشود الکترون‌ها مسیر کم‌مانع‌تری داشته باشند و ماژول در هر مترمربع توان بیشتری بدهد. امروز تقریباً همهٔ پنل‌های پرتوان بازار، از جمله کلاس ۵۵۰ وات، مونوکریستال هستند و پلیکریستال به کاربردهای محدودتری عقب‌نشینی کرده است.
مونوکریستال چطور ساخته میشود و چه فرقی با پلیکریستال دارد؟
در روش ساخت مونوکریستال، یک هستهٔ بلورین کوچک را داخل سیلیکون مذاب فرو می‌برند و به‌آرامی و با چرخش بیرون می‌کشند. نتیجه یک شمش استوانه‌ای تک‌بلور است که به ویفرهای نازک برش می‌خورد. چون شمش گِرد است، گوشههای ویفر مربعی‌شکل پخ می‌خورد؛ همان گوشههای بریده که در بسیاری از پنل‌های مونو دیده میشود. رنگ سطح یکدست و تیره است.
در پلیکریستال، سیلیکون مذاب داخل قالب مربعی ریخته و سرد میشود. در حین سرد شدن، بلورهای متعددی با جهت‌گیری‌های متفاوت شکل میگیرند و مرز میان این دانهها مانع حرکت آزاد الکترون‌هاست. سطح پلیکریستال به همین دلیل نقش‌ونگار تکهتکه و رنگ آبیتری دارد و راندمانش پایینتر است.
راندمان پنل خورشیدی: عدد را درست بخوانید
راندمان ماژول یعنی توان اسمی تقسیم بر حاصل‌ضرب مساحت ماژول در ۱۰۰۰ وات بر مترمربع. بازه‌های رایج امروز چنین است:
- ماژولهای مونوکریستال تجاری: حدوداً ۱۹ تا ۲۳ درصد.
- ماژولهای پلیکریستال: معمولاً حدود ۱۵ تا ۱۸ درصد.
دقت کنید که «راندمان سلول» همیشه از «راندمان ماژول» بالاتر است، چون فریم، فاصلهٔ بین سلولها و حاشیهٔ شیشه در مساحت ماژول حساب می‌شوند اما برق تولید نمیکنند. اثر عملی راندمان ساده است: وات بیشتر در مساحت کمتر. وقتی سطح بام محدود است، همین چند درصد تعیین میکند که آرایهٔ مورد نیازتان جا میشود یا نه. برای برآورد سطح و توان لازم می‌توانید از ماشین‌حساب برآورد سیستم خورشیدی شروع کنید.
PERC، نیم‌برش و دوطرفه: هر کدام واقعاً چه چیزی را عوض می‌کنند؟
PERC
در ساختار PERC یک لایهٔ غیرفعال‌ساز و یک بازتابنده در پشت سلول اضافه میشود. نوری که یک‌بار از ضخامت سلول رد شده، به‌جای هدر رفتن بازتاب میشود و شانس دوباره‌ای برای جذب پیدا میکند، و هم‌زمان بازترکیب حامل‌ها در سطح پشتی کاهش می‌یابد. نتیجه، بهبود پاسخ در طول‌موج‌های بلند و کارکرد کمی بهتر در نور ضعیف است. PERC امروز روی بیشتر ماژولهای مونو استاندارد است. نسل‌های جدیدتر سلول از نوع n مثل TOPCon و هتروجانکشن، ضریب حرارتی بهتر و افت سالانهٔ کمتری دارند و کم‌کم وارد بازار می‌شوند.
نیم‌برش
در ماژول نیم‌برش، هر سلول از وسط بریده میشود. جریان هر سلول نصف میشود و چون تلفات مقاومتی با مربع جریان رابطه دارد، این تلفات به‌مراتب کمتر میشود. ماژول عملاً به دو نیمهٔ موازی تقسیم میشود، بنابراین سایهٔ افقی روی ردیف پایین — مثل نردهٔ لبهٔ بام یا برف نشسته روی لبهٔ پایینی — کل ماژول را از کار نمی‌اندازد. ریسک نقطهٔ داغ هم پایینتر می‌آید.
دوطرفه
ماژول دوطرفه از سطح پشتی هم نور بازتابیده را دریافت میکند. میزان سود کاملاً به شرایط نصب بستگی دارد: روی سطح روشن و با ارتفاع نصب مناسب می‌تواند محسوس باشد، و روی بام تیره و با نصب چسبیده به سطح تقریباً هیچ. این ماژول‌ها معمولاً شیشه-شیشه و سنگین‌ترند و استراکچر و محاسبات بار متفاوتی می‌خواهند. برای بام مسکونی معمولی معمولاً انتخاب اول نیستند.
ضریب حرارتی: مهم‌تر از عدد وات روی برچسب
توان اسمی پنل در دمای سلول ۲۵ درجهٔ سانتی‌گراد اندازه‌گیری میشود؛ دمایی که در تابستان ایران روی بام هرگز اتفاق نمی‌افتد. دمای سلول در ظهر تابستان به‌راحتی به ۶۰ تا ۷۰ درجه می‌رسد، یعنی ۳۵ تا ۴۵ درجه بالاتر از شرایط آزمون.
ضریب حرارتی توان در ماژولهای مونو PERC معمولاً حدود ۰٫۳۰ تا ۰٫۴۰ درصد کاهش به‌ازای هر درجه بالاتر از ۲۵ است. با ضریب ۰٫۳۵ و اختلاف دمای ۴۰ درجه، توان لحظه‌ای حدود ۱۴ درصد کمتر از عدد برچسب خواهد بود. حالا دو ماژول ۵۵۰ واتی را تصور کنید که یکی ضریب ۰٫۲۹ و دیگری ۰٫۳۸ دارد؛ اختلافشان در ظهر تابستان چند درصد است و این اختلاف هر روز آفتابی تکرار میشود.
پارامتر مرتبط دیگر NOCT یا NMOT است: دمای سلول در شرایط تابش ۸۰۰ وات بر مترمربع، دمای محیط ۲۰ درجه و باد ملایم. عدد رایج حدود ۴۱ تا ۴۵ درجه است و هر چه پایینتر باشد، ماژول خنک‌تر کار میکند. در نصب هم فاصلهٔ هوایی زیر ماژول را حذف نکنید؛ چسباندن پنل به سطح بام دمای سلول را بالا می‌برد و همان چند درصد را میگیرد.
افت توان و ساختار گارانتی
هر ماژول سیلیکونی در طول عمرش توان از دست می‌دهد. بخشی از آن در همان ساعت‌ها و روزهای نخست نوردهی رخ می‌دهد و بخش بزرگ‌تر به‌صورت افت تدریجی سالانه ادامه پیدا میکند؛ در ماژولهای PERC این افت سالانه معمولاً کمتر از یک درصد در سال است و در ساختارهای نوع n کمتر.
گارانتی این محصولات معمولاً دو بخش جداگانه دارد و بهتر است این ساختار را بشناسید:
- گارانتی محصول: ایرادهای ساخت، مواد و کیفیت مونتاژ را برای مدتی مشخص پوشش می‌دهد.
- تضمین عملکرد: تعهد میکند توان خروجی در سال اول از درصد مشخصی کمتر نشود و پس از آن با نرخ سالانهٔ اعلام‌شده تا سال پایانی کاهش یابد.
مدت‌ها، درصد سال اول و نرخ افت سالانه بین سازندگان و حتی بین سری‌های مختلف یک سازنده فرق دارد. هیچ عددی را از شنیده‌ها نپذیرید و آن را از برگهٔ گارانتی همان محصول بخوانید. ثبت و پیگیری گارانتی محصولات خریداری‌شده از طریق سامانهٔ گارانتی انجام میشود.
برگهٔ فنی را سطر به سطر بخوانید
| پارامتر | معنی | چرا مهم است |
|---|---|---|
| Pmax | توان بیشینه در شرایط استاندارد آزمون | مبنای مقایسهٔ ماژول‌ها و محاسبهٔ توان آرایه |
| Vmp | ولتاژ در نقطهٔ حداکثر توان | تعیین تعداد پنل هر رشته و تطابق با بازهٔ کاری MPPT |
| Imp | جریان در نقطهٔ حداکثر توان | تعیین جریان رشته و سطح مقطع کابل |
| Voc | ولتاژ مدار باز | سقف ولتاژ رشته در سردترین صبح سال؛ ایمنی ورودی اینورتر |
| Isc | جریان اتصال کوتاه | انتخاب فیوز رشته و بررسی حد جریان ورودی |
| ضریب حرارتی Pmax و Voc | تغییر توان و ولتاژ با دما | تولید واقعی تابستان و ایمنی زمستان |
| NOCT یا NMOT | دمای کارکرد سلول در شرایط مرجع | نشانه‌ای از رفتار حرارتی ماژول |
| راندمان ماژول | وات بر مترمربع | وقتی سطح بام محدود است تعیین‌کننده میشود |
| ابعاد و وزن | اندازهٔ فیزیکی ماژول | طراحی استراکچر و محاسبهٔ بار بام |
برای نمونه، یک پنل خورشیدی ۵۵۰ وات امروزی معمولاً Vmp نزدیک ۴۱ تا ۴۲V، Imp حدود ۱۳ آمپر، Voc نزدیک ۴۹ تا ۵۰V و راندمانی حدود ۲۱ درصد دارد و ابعادش نزدیک به ۲۲۷۰ در ۱۱۳۰ میلی‌متر است. اعداد هر مدل متفاوت است و باید از برگهٔ فنی همان محصول در دستهٔ پنل‌های مونوکریستال خوانده شود. رابطهٔ Voc با ولتاژ ورودی مجاز اینورتر یا شارژ کنترلر در مطلب MPPT چیست توضیح داده شده است.
پس پلیکریستال کِی هنوز منطقی است؟
- وقتی سطح نصب محدودیتی ندارد و هزینه به ازای هر وات برای همان محموله پایینتر است.
- وقتی می‌خواهید آرایهٔ پلیکریستال موجودی را توسعه بدهید و هم‌خوانی Vmp و Imp با رشته‌های فعلی اهمیت دارد.
- در سیستم‌های کوچک آف‌گرید که به ماژول ۳۶ سلولی با ولتاژ نزدیک به ۱۲V نیاز دارند.
در بقیهٔ موارد، بازار عملاً به سمت مونوکریستال رفته و تنوع و در دسترس بودن ماژولهای پرتوان پلیکریستال محدود است. برای مقایسهٔ گزینه‌ها می‌توانید دستهٔ پنل‌های خورشیدی و معیارهای انتخاب در راهنمای انتخاب پنل خورشیدی را ببینید.
پرسش‌های پرتکرار
تفاوت پنل مونوکریستال و پلی کریستال چیست؟
سلول مونوکریستال از یک بلور یکپارچهٔ سیلیکون بریده میشود و سطحی یکدست و تیره با گوشههای پخ دارد، در حالی که سلول پلیکریستال از سیلیکون ریختهگریشده با دانههای بلوری متعدد ساخته میشود و ظاهر تکهتکه و آبیتری دارد. مرز دانهها در پلیکریستال حرکت الکترون را محدود میکند، پس راندمانش پایینتر است. نتیجهٔ عملی این است که برای توان یکسان، ماژول مونو سطح کمتری میگیرد.
راندمان پنل خورشیدی مونوکریستال چقدر است؟
راندمان ماژولهای مونوکریستال تجاری امروز حدوداً ۱۹ تا ۲۳ درصد است و ماژولهای پلیکریستال معمولاً در بازهٔ ۱۵ تا ۱۸ درصد قرار میگیرند. راندمان سلول همیشه از راندمان ماژول بالاتر است چون فریم و فاصلهٔ بین سلولها برق تولید نمیکنند. عدد دقیق هر مدل در برگهٔ فنی همان محصول نوشته شده است.
پنل خورشیدی ۵۵۰ وات چه مشخصاتی دارد؟
یک ماژول ۵۵۰ وات امروزی معمولاً ولتاژ نقطهٔ حداکثر توان نزدیک ۴۱ تا ۴۲ ولت، جریان حدود ۱۳ آمپر، ولتاژ مدار باز نزدیک ۴۹ تا ۵۰ ولت و راندمانی حدود ۲۱ درصد دارد. ابعاد آن نزدیک به ۲۲۷۰ در ۱۱۳۰ میلی‌متر است. این اعداد بین سازندگان تفاوت دارد و باید از برگهٔ فنی مدل مورد نظر خوانده شود.
ضریب حرارتی چقدر در انتخاب پنل مهم است؟
در تابستان بسیار مهم است. توان ماژول معمولاً حدود ۰٫۳۰ تا ۰٫۴۰ درصد به‌ازای هر درجه بالاتر از ۲۵ درجه افت میکند و دمای سلول روی بام به ۶۰ تا ۷۰ درجه می‌رسد. یعنی توان لحظه‌ای می‌تواند بیش از ده درصد کمتر از عدد برچسب باشد و دو ماژول با وات یکسان اما ضریب حرارتی متفاوت، تولید متفاوتی خواهند داشت.
آیا پنل دوطرفه برای بام خانگی به‌صرفه است؟
سود ماژول دوطرفه به بازتاب سطح زیر آن و ارتفاع نصب بستگی دارد. روی سطح روشن و با فاصله از سطح می‌تواند محسوس باشد، اما روی بام تیره و با نصب چسبیده به سطح تقریباً چیزی اضافه نمی‌کند. این ماژول‌ها سنگین‌ترند و استراکچر متفاوتی می‌خواهند، بنابراین برای بام مسکونی معمولی معمولاً انتخاب اول نیستند.
محصولات مرتبط
همهٔ محصولات «پنل خورشیدی»
