شیشه های فتوولتائیک چیست ؟

شیشه های فتوولتائیک (شیشه PV) برای ساختمان ها سال هاست که به کار میرود. این ادغام سیستم‌های فتوولتائیک در ساختمان‌ها یکی از بهترین راه‌ها برای بهره‌برداری مؤثر از انرژی خورشیدی است. با این حال، این فناوری هنوز به طور گسترده شناخته نشده و مورد استفاده قرار نگرفته است.

ساختمان هایی که از مقدار قابل توجهی شیشه فتوولتائیک استفاده می کنند می توانند مقداری از برق خود را از طریق پنجره ها تولید کنند. برق PV تولید شده به عنوان برق سبز یا پاک در نظر گرفته می شود زیرا منبع آن تجدید پذیر است و باعث آلودگی نمی شود. علاوه بر صرفه جویی در هزینه انرژی، مزایای بالقوه استفاده از شیشه های فتوولتائیک شامل کاهش ردپای کربن تاسیسات است.

 

 

شیشه فتوولتائیک چیست؟

شیشه فتوولتائیک فناوری است که امکان تبدیل نور به برق را فراهم می کند. برای انجام این کار، شیشه از سلول های فتوولتائیک مبتنی بر مواد نیمه هادی شفاف تشکیل می شود که به سلول های خورشیدی نیز معروف هستند . شیشه فتوولتائیک (PV) در پشت بام ها یا قسمت های نمای ساختمان ها برای تولید برق برای کل ساختمان نصب می شود. در این شیشه ها، سلول های خورشیدی بین دو شیشه که دارای پرکننده مخصوص از رزین هستند، ثابت می شوند. این رزین ها سلول های خورشیدی را از هر طرف به طور ایمن می پوشانند. هر سلول با دو اتصال الکتریکی متصل می شود و به سلول های دیگر متصل می شود تا یک ماژول را تشکیل دهد.

ساختار شیشه فتوولتائیک کادمیوم تلوراید

شیشه فتوولتائیک شامل یک لایه میانی از پوشش نازک سلول خورشیدی کادمیوم تلوراید (CdTe) است. پوشش CdTe جذب بالایی از طیف کامل دارد و عملکرد تولید برق آن به طور قابل‌توجهی بهتر از سلول‌های سیلیکونی کریستالی سنتی، به خصوص در شرایط نور کم مانند صبح زود و عصر است. استفاده از شیشه های تولید برق فتوولتائیک پوشش نازک CdTe به عنوان یک جزء ساختمانی نه تنها زیبایی به ساختمان می دهد بلکه عملکرد عایق حرارتی دارد و می تواند هر سال ده ها هزار کیلووات ساعت برق تولید کند که یک تحقق واقعی از صرفه جویی در انرژی غیرفعال تا تولید برق فعال است.

مزایای شیشه فتوولتائیک

انرژی خورشیدی یک منبع تجدیدپذیر محلی در دسترس است. نیازی به واردات آن از سایر مناطق کشور یا سراسر جهان نیست. این امر اثرات زیست محیطی مرتبط با حمل و نقل و همچنین وابستگی ما به سوخت های فسیلی را کاهش می دهد. یک سیستم PV را می توان با هر اندازه ای بر اساس نیاز انرژی ساخت. علاوه بر این، صاحب یک سیستم PV می تواند در صورت تغییر نیاز انرژی خود، آن را بزرگ یا جابجا کند. به عنوان مثال، صاحبان خانه می توانند هر چند سال یک بار با افزایش مصرف انرژی و منابع مالی، ماژول هایی را اضافه کنند.

 

انواع شیشه فتوولتائیک

سلول های فتوولتائیک یا سلول های PV را می توان به روش های مختلف و از مواد مختلف تولید کرد. علیرغم این تفاوت، همه آنها وظیفه یکسانی یعنی برداشت انرژی خورشیدی و تبدیل آن به برق مفید را انجام می دهند. متداول ترین ماده برای ساخت پنل های خورشیدی سیلیکون است که دارای خواص نیمه هادی است..

سه نوع فناوری سلول های PV وجود دارد که بر بازار جهانی تسلط دارند: سیلیکون تک کریستالی، سیلیکون پلی کریستال و لایه نازک. فن‌آوری‌های PV با راندمان بالاتر، از جمله آرسنید گالیوم و سلول‌های چند پیوندی، که مورد های اخر، به دلیل هزینه بالا کمتر رایج هستند، اما برای استفاده در سیستم‌های فتوولتائیک متمرکز و کاربردهای خاص، ایده‌آل هستند. همچنین مجموعه‌ای از فناوری‌های نوظهور سلول PV وجود دارد که شامل سلول‌های پروسکایت، سلول‌های خورشیدی آلی، سلول‌های خورشیدی حساس به رنگ و نقاط کوانتومی می‌شود.

علاوه بر انواع ذکر شده، چند نوع شیشه خورشیدی دیگر نیز وجود دارد، اولین آن ها ماژول های لایه نازکی هستند که رنگ نارنجی دارند، زیرا از سیلیکون آمورف ساخته شده اند که باعث می شود فقط تا 20٪ شفاف شوند. نوع دوم شیشه PV است که سیاه به نظر می رسد و می تواند تا 50 درصد شفاف باشد و می تواند در بالکن ها، نورگیرها، نمای ساختمان ها و با پنجره های استاندارد استفاده شود.

نوع سوم فناوری شیشه خورشیدی ساخته شده از PV پلیمری آلی توسط شرکت هایی مانند cleantech Polysolar مستقر در انگلستان در حال توسعه است و میتواند بسته به زاویه موقعیت، در کمتر از 10٪ نور خورشید نیز کار کند.

 

ترکیب شیمیایی شیشه فتوولتائیک

بیشتر شیشه های تجاری شیشه های اکسیدی با ترکیب شیمیایی مشابه هستند. جزء اصلی سیلیکون اکسید، SiO2 است که در ماسه سنگ یافت می شود.

شیشه آنیل شده: اجزا در کوره در دمای بالاتر از ۱۵۶۰ درجه سانتیگراد گرم می شوند و پس از فرآیند شکل دهی به آرامی خنک می شوند و در نتیجه شیشه آنیل می شود.

حرارت دادن: شیشه با حرارت دادن شیشه آنیل شده تا دمای ~۶۲۰ درجه سانتیگراد و سپس خنک شدن سریع توسط جریان هوا، عملیات حرارتی می شود. در نتیجه، شیشه سکوریت شده حدود ۴ برابر قوی تر از شیشه آنیل شده است. علاوه بر این، شیشه سکوریت شده به قطعات کوچک شکسته می شود و احتمال آسیب جدی را کاهش می دهد.

 

ناخالصی‌های آهن: بیشتر شیشه‌ها حاوی ناخالصی‌های آهن به شکل نمک‌های آهن در اکسید سیلیکون هستند که در انتقال نور از طریق مواد اختلال ایجاد می‌کنند. منابع شیشه کم آهن شامل ماسه کم آهن و سنگ آهک است. برای تولید فلاس کم آهن، کوره ها باید طوری طراحی شوند که دمای ذوب و تصفیه بالاتر را تحمل کنند.

پوشش: لایه های نازکی از پوشش ممکن است در یک طرف شیشه برای ضد انعکاس، بهبود هدایت یا خود تمیز شوندگی قرار گیرد.

ویژگی های شیشه خورشیدی

ویژگی های شیشه خورشیدی عبارتند از:

شیشه فوق‌العاده روشن با انتقال خورشیدی بالا برای اطمینان از راندمان بالا در ماژول PV کلی مورد نیاز است.

استحکام مکانیکی برای مقاومت در برابر برف و باد.

بسته به کاربرد، ممکن است شیشه نیاز به لمینت و روکش داشته باشد

ویژگی های خود تمیز شوندگی به کاهش هزینه های نگهداری کمک می کند.