معرفی شارژر سولار

در ادامه بحث مربوط به پنل خورشیدی  به معرفی شارژر سولار که به عنوان یکی از تکنولوژی های نو به شما می رود میپردازیم . با بالارفتن هر روزه سرعت پردازنده و اندازه صفحه نمایش و در مقابل کاهش ضخامت لوازم قابل‌حمل الکترونیکی همراه مثل گوشی موبایل، تبلت، لپ‌تاپ، دوربین، پخش‌کننده موزیک، جی‌پی‌اس و غیره، ظرفیت باتری به تناسب افزایش مصرف این وسایل افزایش نیافته و خالی شدن باتری هنگام استفاده به یکی از نگرانیهای همیشگی کاربران این وسایل تبدیل شده است. یکی از وسایل موجود جهت رفع این نگرانی همیشگی، شارژر سولار (Solar Charger) می‌باشد.
شارژر سولار در حقیقت یک مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد که ولتاژ و جریان خروجی آن جهت شارژ وسایل الکترونیکی همراه تنظیم شده است.
موارد استفاده :
با همراه داشتن شارژر سولار نگرانی فوق در مواقع زیر که دسترسی به منابع رایج شارژ مانند برق شهر یا برق خودرو محدودتر است، رفع خواهد شد:
•    مسافرت
•    پیک‌نیک
•    دوچرخه‌سواری
•    کوه‌نوردی
•    پیاده‌روی
•    ماهیگیری
همچنین هنگام بروز سوانح و حوادث طبیعی مانند زلزله، سیل، طوفان و غیره دسترسی به برق مشکل یا غیرممکن می‌گردد که برای این مواقع، برخورداری از شارژرهای سولار به همراه پاوربانک برای ذخیره طولانی مدت انرژی جهت روشن نگهداشتن تلفنهای همراه، تلفنهای ماهواره‌ای، دستگاههای بی‌سیم و غیره از ضروریات مهم به ویژه برای گروههای امداد و نجات می‌باشد.
این شارژرها به سادگی با قرارگیری در برابر تابش خورشید شروع به شارژ باتری وسایل الکترونیکی همراه می‌نمایند که استفاده از وسیله حین شارژ نیز مقدور می‌باشد.
شارژر سولار دارای خروجی استاندارد USB با ولتاژ ۵ ولت می‌باشند که امروزه مورد توافق بین تمام برندها و سازندگان معروف جهت شارژ لوازم الکترونیکی قرار گرفته است.
از شارژرهای سولار برای شارژ باتری انواع وسایل زیر که دارای پورت شارژ USB باشند می‌توان استفاده نمود:
•    گوشی موبایل
•    تبلت
•    پاوربانک
•    فایل‌هاب
•    هدست بلوتوث (Bluetooth Headset)
•    مکان‌یاب ماهواره‌ای (GPS)
•    پخش‌کننده موزیک (MP3 Player)
•    بلندگوی قابل حمل (Portable Speaker)
نحوه استفاده شارژر سولار:
شارژرهای سولار را به صورتهای زیر می‌توان در مقابل تابش خورشید قرار داده  و استفاده نمود:
•    اتصال به صورت آویز از کوله پشتی با قلابهای مربوطه
•    اتصال به صورت آویز از کیف با قلابهای مربوطه
•    خواباندن به صورت مسطح یا قراردادن با زاویه مناسب روی سطح زمین یا داشبورد خودرو جهت دریافت تابش عمودی آفتاب تا حد امکان
•    خواباندن به صورت مسطح یا قراردادن با زاویه مناسب پشت پنجره منزل یا محل کارجهت دریافت تابش عمودی آفتاب تا حد امکان
مزایا :
•    قطع وابستگی به برق شهری یا برق خودرو برای شارژ وسایل همراه مانند گوشی موبایل و تبلت در طول روز توسط تابش مستقیم یا حتی از پشت شیشه آفتاب
•    امکان ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی برای طول شب، روزهای ابری یا مواقع نیاز در فضاهای بسته با استفاده از انواع پاوربانک
•    در صورت استفاده از ترکیب شارژر سولار و پاوربانک، کاربر برای شارژ وسایل خود به صورت کامل از برق شهر و برق خودرو چه در طول روز و چه در طول شب و مواقع ابری، بی‌نیاز می‌گردد.
•    استفاده از انرژی پاک، رایگان و همیشه در دسترس خورشید
•    عدم نیاز به برق شهری موجب کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای از نیروگاه‎های استفاده‌کننده از سوخت فسیلی شده که این امر به کاهش اثرات پدیده گرمایش زمین کمک می‌نماید.
•    سهولت استفاده به دلیل عدم نیاز به هیچ نوع وسیله جانبی. فقط پنل‌های شارژ سولار را در برابر تابش خورشید قرار دهید و گوشی موبایل، تبلت یا سایر وسایل خود را به آن متصل نمایید، فرآیند شارژ بلافاصله آغاز خواهد شد.
ویژگیها و امکانات خاص :
بعضی از شارژرهای سولار به صورت تخت و دارای پنل بسیار کوچک هستند که زمان شارژ را بسیار طولانی می‌نماید. اما شارژرهای سولار تاشونده روپاور دارای مزایای زیر می‌باشد:
•    سبک
•    کم حجم به دلیل تاشوندگی
•    تکنولوژی iSmart جهت شارژ سریع بدون آسیب رساندن به باتری وسیله شارژشونده
•    تا حدی انعطاف‌پذیر به دلیل استفاده از پنل‌های سولار نوع پت-لمینیتد (PET Laminated) به جای پنل‌های سیلیکونی مرسوم که شکننده و سنگین می‌باشند.
•    دارای قلاب کارابین (Carabiner) جهت آویز به کوله‌پشتی یا کیف در حین کوهنوردی یا پیاده‌روی
•    دارای جیب جهت حفاظت از وسیله شارژ شونده (گوشی، تبلت، پاوربانک و غیره) از تابش خورشید

تنظیم زاویه پنلهای خورشیدی

1)    تعاریف اولیه:
2)    زاویه یک پنل خورشیدی به صورت زاویه بین صفحه پنل و سطح زمین تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه یک پنل که به صورت کاملاً مسطح و افقی روی سطح زمین نصب شده باشد صفر و پنلی که سطح آن عمود بر سطح زمین باشد، دارای زاویه 90 درجه می‌باشد.
همچنین زاویه تابش خورشید به صورت زاویه بین خط واصل فرضی بین مرکز زمین و مرکز خورشید و خط تراز افق تعریف می‌گردد. به این ترتیب زاویه تابش هنگام طلوع و غروب به ترتیب برابر صفر و 180 درجه و هنگام ظهر روی خط استوا در روز اول فروردین و اول مهر برابر 90 درجه می‌باشد.
واضح است که توان تولیدی پنل سولار وقتی به مقدار بیشینه خود می‌رسد که بیشینه تابش را دریافت کند و این مقدار در زاویه تابش عمود بر صفحه پنل اتفاق می‌افتد. پس اگر زاویه پنل را با PA و زاویه تابش خورشید را با SA نشان دهیم:
3)    PA(Max) = 90° - SA(Max)
4)    اگر کره زمین در یک نقطه ثابت بود، کافی بود که پنلها در یک زاویه مشخص عمود بر تابش خورشید ثابت گردند تا حداکثر تابش را دریافت و حداکثر توان را تولید نمایند.
اما در تنظیم زاویه پنلها دو چالش اساسی وجود دارد:
1) چرخش وضعی کره زمین حول محور خود باعث تغییر موقعیت ظاهری خورشید در آسمان در طول روز به صورت قوسی از دایره می‌گردد.
2) زاویه انحراف محور زمین سبب می‌گردد که مکان همین قوس هم در آسمان در طول سال تغییر نماید.
برای تنظیم زاویه بهینه پنلها، ابتدا باید به تعریف دو مفهوم اساسی زیر پرداخت:
1) عرض جغرافیایی (Latitude):
به زاویه بین خط واصل هر نقطه روی سطح کره زمین به مرکز کره زمین و صفحه دایره خط استوا، عرض جغرافیایی آن نقطه گفته می‌شود. با این تعریف، عرض جغرافیایی تمام نقاط خط استوا صفر، قطب شمال 90 درجه شمالی و قطب جنوب 90 درجه جنوبی است. به عنوان نمونه، عرضهای جغرافیایی مرکز شهر تهران و کرج به ترتیب حدود  35.4 و 35.5 درجه شمالی هستند.
2) زاویه انحراف مداری کره زمین (Obliquity):
محور گردش وضعی زمین نسبت به صفحه چرخش آن به دور خورشید دارای انحراف زاویه‌ای حدود 23.5 درجه می‌باشد که این انحراف در طی مسیر زمین در مدار خود حول خورشید همیشه در یک امتداد می‌باشد.

2) تنظیم زاویه پنلها:
به طورکلی، اگر ارتفاع زاویه ای خورشید را با SA و عرض جغرافیایی محل را با L نشان دهیم، مقادیر بیشینه و کمینه زاویه تابش در روزهای اول تابستان و زمستان (انقلاب تابستانی و زمستانی) در هر نقطه در نیمکره شمالی زمین (همچنین به ترتیب عکس در نیمکره جنوبی) برابر است با:
5)    SA(Max) = 90°- L + 23.5°
6)    SA(Min) = 90°- L - 23.5°
7)    روزهای اول بهار و پاییز (اعتدال بهاری و پاییزی)، زمین در میانه مسیر مداری خود بین دو مقدار بیشینه و کمینه فوق می‌باشد و بنابراین، زاویه انحراف بی تأثیر می‌گردد:
8)    SA(Mid) = 90°- L
9)    از روابط فوق نتایج جالبی بدست می‌آید:
10)    1) تنها مناطقی از کره زمین دارای تابش کاملاً عمودی 90 درجه هستد که بین 2 مدار 23.5 درجه شمالی معروف به مدار رأس‌السرطان (Tropic of Cancer)  و 23.5 درجه جنوبی معروف به مدار رأس‌‌الجدی (Tropic of Capricorn) باشند. این تابش کاملاً عمودی روی خط استوا فقط در 2 روز اول فرورودین و اول مهر و روی مدارهای 23.5 درجه شمالی و 23.5 درجه جنوبی فقط در یک روز از سال به ترتیب روزهای اول تیر (شروع تابستان نیمکره شمالی) و اول دی (شروع تابستان نیمکره جنوبی) اتفاق می‌افتد. به طور کلی تمام مناطق استوایی (Tropical) که بین این دو مدار قرار دارند، دارای 2 روز تابش عمودی 90 درجه در طول سال هستند.
2) خارج از این ناحیه، هیچگاه تابش آفتاب حتی در تابستان به صورت عمودی کامل نخواهد  بود. به عنوان مثال حتی در جنوبی ترین ناحیه ایران یعنی جزیره ابوموسی با عرض جغرافیایی تقریبی 25.8 درجه شمالی، زاویه تابش خورشید بیش از 87.7 درجه در روز اول تیر نخواهد شد.
3) مناطقی از کره زمین که دارای عرض جغرافیایی بیشتر از 66.5 درجه شمالی معروف به دایره شمالگان (Arctic Circle) و 66.5 درجه جنوبی معروف به دایره جنوبگان (Antaractic Circle) باشند، به ترتیب در 6 ماه دوم سال و 6 ماه اول سال خورشید زیر خط افق قرار گرفته و دارای شب قطبی طولانی و در سمت مقابل، دارای روز قطبی طولانی هستند.
با یک مثال موضوع روشنتر خواهد شد:
11)    عرض جغرافیایی تقریبی مرکز شهر تهران 35.4 درجه شمالی می باشد. طبق روابط فوق، بیشترین ارتفاع آفتاب تابستانی در روز اول تیر برابر است با:
12)    SA(Max) = 90° - 35.4° + 23.5° = 78.1°
13)    کمترین ارتفاع آفتاب زمستانی تهران در روز اول دی برابر است با:
14)    SA(Min)  = 90° - 35.4° - 23.5° = 31.1°
15)    و ارتفاع خورشید در روزهای اول فرورودین و اول مهر برابر است با:
16)    SA(Mid) = 90° - 35.4° = 54.6°
17)    با توجه به کاربرد سیستم سولار، می توان رویکردهای مختلفی برای تنظیم زاویه پنلها اتخاذ کرد:
 - اگر سیستم وظیفه تأمین انرژی در تمام طول سال را داراست، رویکرد محتاطانه این است که زاویه پنلها با مقدار زمستانی تنظیم گردد، چون به طور کلی انرژی تابشی دریافتی در زمستان به دلیل تعدد روزهای ابری و تابش مایل خورشید، کمتر از بقیه طول سال می‌باشد.
 - ممکن است مکانی مانند یک ویلا در تمام طول سال استفاده نشده و در یک دوره زمانی خاص مثلاً فقط در طول 3 ماه تابستان استفاده گردد که در این صورت، تنظیم زاویه پنلها با مقدار مناسب آن دوره زمانی منطقی می باشد.
 - اگر منطقه ای دارای روزهای ابری بسیار کم در طول زمستان باشد (مانند مناطق جنوبی کشور)، می‌توان رویکردی بین دو رویکرد فوق درنظر گرفت و پنلها را با زاویه بهاری-پاییزی معادل میانگین دو مقدار تابستانی و زمستانی تنظیم نمود.
18)     - علاوه بر رویکردهای فوق، می توان به جای یکبار تنظیم اولیه و ثابت نمودن زاویه پنلها در همان مقدار، هر 3 ماه یا هر 6 ماه یک‌بار زاویه پنلها را به بهترین مقدار مناسب آن فصل یا نیمسال تغییر داد.
19)    3) ردیاب خورشیدی (Solar Tracker):
همانطور که در بخش اول توضیح داده شد، موقعیت ظاهری خورشید در آسمان در طول روز روی قوسی از دایره بین شرق و غرب موسوم به زاویه سمت (Azimuth Angle) و همچنین زاویه‌ ارتفاع (Altitude Angle) آن در طول سال بین شمال و جنوب متغیر است.
برای افزایش راندمان پنلهای سولار، می‌بایست زاویه پنلها پیرو موقعیت ظاهری خورشید در آسمان تغییر کند، به نحوی که زاویه تابش همیشه عمود بر سطح صفحه باشد. جهت تنظیم خودکار زاویه پنلها از وسیله ای به نام ردیاب (Tracker) استفاده می‌شود که رایجترین انواع آن به شرح زیر می‌باشد:
1) ردیاب تک محوره (Single-Axis Tracker):
این نوع ردیاب دارای یک درجه آزادی و یک موتور جهت تنظیم زاویه پنل خورشیدی از هنگام طلوع خورشید از شرق تا غروب خورشید در غرب جهت تنظیم زاویه سمت Azimuth می‌باشد. زاویه بهینه ارتفاع پنلها توسط نصب کننده سیستم بسته به استراتژی توضیح داده شده در بخش دوم روی یک مقدار ثابت برای تمام طول سال یا شروع هر فصل یا شروع هر نیمسال یک بار تنظیم می‌گردد.
2) ردیاب دو محوره (Dual-Axis Tracker):
20)    این نوع ردیاب دارای دو درجه آزادی و دو موتور مستقل می باشد و هر دو زاویه سمت (Azimuth) و ارتفاع (Altitude) توسط آن تنظیم می‌گردد. این نوع ردیاب بازده سیستم را از ردیاب نوع اول بیشتر بهتر می‌بخشد، اما به دلیل پیچیدگی مکانیسم سخت افزاری و نرم افزاری کنترلر دو جهته آن، از نظر هزینه تفاوت چشمگیری نسبت به نوع تک محوره دارد. همچنین به دلیل حرکات دوگانه موتورها در راستای زوایای سمت و ارتفاع، پنلها به فضای باز بیشتری در اطراف خود نیاز دارند.

انواع پنل های خورشیدی موجود

انواع بسیار متنوعی از سلولهای خورشیدی به صورت تجاری یا در مراحل آزمایشگاهی وجود دارد که آنها را به شرح زیر می‌توان دسته‌بندی کرد:
1) مونوکریستالی (Mono-Crystalline)
2) پلی کریستالی (Poly-Crystalline)
3) فیلم نازک (Thin Film)
4) پلیمری یا ارگانیک (Polymeric/Organic)

1) سلولهای مونوکریستالی (Mono-Crystalline):
جنس تمامی سلولهای خورشیدی رایج در سطح تولید تجاری، سیلیکون می باشد که برای افزایش کارایی و بازدهی، مواد دیگری از طریق فرآیند تغلیظ (Doping) بدان افزوده می گردد. فرآیند تولید سلولهای مونو به این صورت می باشد که یک دانه (Seed) اولیه کوچک سیلیکون طی یک فرآیند کند و تدریجی به یک شمش (Ingot) بزرگ تا طول 2 متر و وزن صدها کیلوگرم رشد داده می شود.سپس این شمش به شکل ویفرهای بسیار نازک سیلیکون با ضخامت چند صد میکرون به شکلهای مختلف (عموماً هشت ضلعی یا مربع) برش داده می شود و شکل آشنای سلولهای مونو را تشکیل می دهد.یک پنل سولار مونو به این صورت ساخته می شود که ابتدا سلولها به صورت ماتریسی از سلولهای سری (برای افزایش ولتاژ) و موازی (برای افزایش جریان) به هم متصل می شوند. سپس داخل یک قاب فلزی مستحکم نصب گردیده و یک پوشش شیشه‌ای شفاف و ضخیم برای حفاظت در برابر ضربات فیزیکی روی سلولها نصب می شود و خروجی الکتریکال پنل توسط دو کابل با کانکتور قفل‌دار به بیرون هدایت می گردد. اصلی ترین ویژگی یک پنل توان ماکزیمم آن و سپس ولتاژ و جریان در بار ماکزیمم می باشد.سلولهای مونو دارای بالاترین بازده و همچنین بیشترین قیمت بین سایر انواع می باشند.بازده این نوع سلولها در انواع خاص در رده کاربری نظامی تا %25 نیز می رسد. اما انواع رایج در بازار ایران دارای بازدهی بین %16 تا %20 می‌باشند. (تکنولوژی فعلی سال 2015)
 

2) سلولهای پلی کریستالی (Poly-Crystalline):
بر خلاف سلولهای مونوکریستال که از یک شمش با ساختار کریستالی یکنواخت برش می‌خورند، سلولهای پلی‌کریستال از برش شمشهایی که دارای ساختار غیر یکنواخت هستند بدست می‌آیند. برای تولید این نوع سلولها، سیلیکون مذاب به جای شکل گیری دور یک Seed اولیه به صورت یکپارچه، درون یک قالب طی یک فرآیند متالورژی ساده‌تر و سریعتر به شکل نواحی به شکل کاملاً مشخص (Grain) شکل گرفته و سپس به شکل ویفرهای سیلیکونی برش می خورد. ظاهر پوسته‌پوسته یا فلس (Flake) مانند این نوع سلولها نیز به سبب همین فرآیند خاص تولید می باشد.این فرآیند کم‌هزینه‌تر و سریعتر سبب ارزانتر بودن این نوع سلولها و در مقابل، پایین‌تر بودن راندمان آنها به نسبت سلولهای مونو می باشد.ساختار پنلهای پلی‌کریستال نیز دقیقاً مانند پنلهای مونو می باشد که شامل ماتریسی از سلولها درون یک قاب فلزی و دارای یک پوشش شیشه‌ای است.راندمان سلولهای پلی‌کریستال تجاری بین %12 تا %16 و در مراحل آزمایشگاهی و تحقیقاتی حدود %19 می باشد. (تکنولوژی فعلی سال 2015)هر دو نوع سلول فوق، نسل اول پنل خورشیدی  را که بر پایه ویفر سیلیکون هستند، تشکیل می‌دهند که امروزه بیش از %90 بازار سلولهای خورشیدی را در اختیار دارند.
مزایا:
بازده خوب، پایداری خوب، استحکام فیزیکی خوب، عدم کاهش بازده در کوتاه مدت
معایب:
وزن زیاد، ضخامت زیاد، انعطاف‌ناپذیری، فرآیند تولید بسیار پرهزینه به دلیل نیاز به انرژی فراوان در فرآیند تولید
 3) سلولهای خورشیدی فیلم نازک ( "Thin Film Solar Cell "TFSC):
این نوع سلولهای خورشیدی، نسل دوم سلولها را تشکیل می دهند که تکنولوژی ساخت آنها به چهار گروه زیر تقسیم می‌شود:
1) سیلیکون آمورف (a-Si)
2) تلورید کادمیوم/سولفید کادمیوم (CdTe/CdS)
3) سلنید گالیوم اینیدیوم مس (CIGS)
4) ارسنید گالیوم (GaAs)
فرآیند کلی تولید این نوع سلولها به صورت رسوب یا نشست (Deposition) یک لایه یا فیلم بسیار نازک از مواد فتوولتاییک با ضخامت چند نانومتر تا چند میکرون روی بستر (Substrate) با ضخامت کم از جنس شیشه، پلاستیک یا فلز می باشد. بازده این نوع سلولها در سطح تولید تجاری بین %10 تا %15 می باشد. اما بازده سلولهای بسیار گرانقیمت GaAs حدود %30 می‌باشد که به دلیل سبکی و بازده خوب، برای ساخت پنلهای خورشیدی فضاپیماها و ماهواره‌ها استفاده می‌شود که وزن و راندمان، فاکتورهای مهمتری از هزینه برایشان محسوب می‌گردد.انعطاف‌پذیری و شفافیت نسبی سلولهای فیلم نازک، کاربردهایی مانند نصب در نمای ساختمان یا استفاده در نماهای شیشه‌ای مات را ممکن ساخته است. همچنین، این نوع سلولها برای رسیدن به توان نامی نیازی به قرارگیری در معرض تابش مستقیم خورشید ندارند و بنابراین برای استفاده در فضاهای سرپوشیده مانند تغذیه ماشین‌حسابهای رومیزی نیز مناسب می باشند.
مزایا:
انعطاف‌پذیری، وزن کم، امکان تولید به صورت نیمه شفاف، فرآیند تولید کم هزینه‌تر، عدم نیاز به تابش مستقیم خورشید
معایب:
بازده و پایداری کمتر نسبت به سلولهای نسل اول، وابستگی به فلزات سنگین مضر برای محیط زیست (مانند کادمیوم Cadmium) یا عناصر کمیاب (مانند تلوریوم Tellurium)
سلولهای خورشیدی پلیمری یا ارگانیک (Polymerc/Organic Solar Cells):
به طور کلی، تمام انواع این نوع از سلولهای خورشیدی از حل کردن پلیمرها در حلالهای ارگانیک و قراردادن آنها روی بستر (Substrate) از جنس شیشه یا پلاستیک نوع پت (PET: Poly-Ethylene Terephthalate) توسط تکنیکهای مختلف چاپ یا پوشش می باشد.
ساختار سلولهای پلیمری از لایه های زیر تشکیل شده است:
1) لایه فعال (Active Layer):
کارکرد تمامی انواع سلولهای خورشیدی بر پایه تبدیل انرژی فوتونهای نور برای ایجاد زوج الکترون-حفره یا همان Exciton انجام می‌پذیرد که این عمل در همین لایه انجام می‌گردد.
2) لایه‌های انتقال (ETL (Electron Transport Layer و (HTL (Hole Transport Layer:
وظیفه اصلی این لایه‌ها، ایجاد مسیری برای جلوگیری از پدیده بازترکیب (Recombination) زودهنگام الکترونهای جداشده از حفره ها می‌باشد که این پدیده یکی از دلایل کاهنده بازده سلولهای خورشیدی است.
3) الکترودهای مثبت و منفی:
این الکترودها، ترمینالهای الکتریکی سلول برای عبور جریان به سمت مدار خارجی می باشند.
انواع چیدمان سلولهای پلیمری به صورت نرمال و معکوس (Inverted) می‌باشد. در نوع نرمال، نور پس از عبور از بستر شفاف شیشه‌ای یا پلاستیکی و الکترود مثبت شفاف و لایه انتقال حفره شفاف (HTL) به لایه فعال می‌رسد  (مانند شکل پایین). اما در چیدمان معکوس، نور پس از عبور از بستر شیشه‌ای یا پلاستیکی شفاف و الکترود منفی شفاف و لایه انتقال الکترون شفاف (ETL) به لایه فعال می‌رسد. لایه فعال نیز از دو بخش «دهنده» (Donor) و «پذیرنده» (Acceptor) تشکیل شده است که که وظیفه آن، شکستن پیوند الکترون-حفره (Exciton Bond) و هدایت الکترون به سمت پذیرنده و حفره به سمت دهنده می باشد. برای جلوگیری از بازترکیب زوج الکترون-حفره که به سرعت انجام می‌پذیرد، فاصله دهنده و پذیرنده می‌بایست کمتر از 10 نانومتر باشد.چون در هر لایه فعال بسته به جنس ماده سازنده، فقط طول موجی خاصی از نور خورشید سبب تحریک الکترونها و ایجاد زوج الکترون-حفره می گردد و بقیه طیف طول موج به صورت گرما تلف می‌گردد، جهت افزایش بازده از ساختار متوالی (Tandem) دارای چند لایه فعال استفاده می‌گردد که تحریک الکترون و ایجاد Exciton در هر لایه توسط فوتونهای با طول موج متفاوت انجام شده و به زبان ساده، استفاده بیشتری از میزان ثابت نور ورودی به سلول جهت استخراج انرژی الکتریکی انجام می‌گردد. بازده این نوع سلولها در مراحل تجاری بین %6 تا %12 و در مراحل آزمایشگاهی تا %15 می باشد. (تکنولوژی فعلی سال 2015)
مزایا:
سبک، شفاف، انعطاف‌پذیر، هزینه مواد اولیه پایین، هزینه تولید پایین ، قابلیت چاپ با رنگها و طرحهای متنوع با استفاده از تکنیکهای متداول مانند چاپ رولی (Roll-to-Roll)
معایب:
بازده پایین، پایداری پایین، کاهش بازده به مرور زمان

ذخیره انرژی برق سلولهای خورشیدی

در مورد برق تولید شده از پنل خورشیدی  باید به نکات زیر توجه داشت:
1- به دلیل گران قیمت بودن تجهیزات این سیستمها، معمولا طراحی بر پایه میزان مصرف انجام می شود و حداقل مازاد تولید متصور است.
2- برای ذخیره برق مورد نیاز در زمانهای عدم تابش خورشید دو روش وجود دارد که عبارتند از استفاده از باتری و استفاده از شبکه برق سراسری. در ادامه به توضیح این دو روش می پردازیم.
- در سیستمهای جدا از شبکه یا Off-Grid برای ذخیره برق از باتری استفاده می شود واز محاسن این سیستمها استقلال آن و عدم نیاز یا وابستگی به هر نوع منبع انرژی دیگر است.
- در سیستمهای متصل به شبکه یا On-Grid یا Grid-Connected بجای بانک باتری از شبکه برق سراسری برای ذخیره انرژی استفاده می شود. برای این منظور نیاز به نصب کنتور دو طرفه در محل سیستم وجود دارد و سیستم طوری طراحی می شود که در طول روز یا در دوره تابش خورشید، مقدار مجموع انرژی لازم برای طول شبانه روز را تولید کند.
مقدار انرژی مورد نیاز در طول روز مستقیما مصرف می شود و مازاد تولید که معادل مصرف شبانه است توسط اینورترهای متصل به شبکه به شبکه برق سراسری منتقل می شود. در این حالت کنتور دوطرفه با چرخش معکوس مقدار انرژی تولید و تحویل شده به اداره برق را اندازه گیری و به همان میزان حساب مشترک را طلبکار می نماید. سپس در دوره عدم تابش و مصرف همان میزان انرژی در طول شب، کارکرد و مصرف انرژی بصورت عادی ثبت می شود.
به عبارت ساده تر مازاد انرژی تولید شده به شبکه برق سراسری قرض داده می شود تا در مواقع عدم تابش بازپس گرفته شود.
مشکل این سیستم علیرغم صرفه اقتصادی به دلیل حذف هزینه باتری ها، وابستگی آن به شبکه برق است و فقط در جاهایی قابل استفاده است که شبکه برق وجود دارد.

یخ زدن پنل های خورشیدی

در مورد پکیج های برق خورشیدی، نوع پانل ها عمدتاً SHARP، SUNTECH، E-SUN و LG هستند که با توجه به توان مدولهای موجود در انواع پکیج ها استفاده شده است. در هر صورت کلیه این پانل ها دارای 25 سال گارانتی راندمان بوده و از استانداردهای معتبر بین المللی برخوردار هستند. پنل خورشیدی  در دمای 40- درجه تا 70+ درجه دمای محیطی قابل استفاده هستند و در محدوده 30- درجه تا 50+ درجه دمای محیط شامل گارانتی تعویض هستند.
تمامی کنتورهای قدیمی که دارای یک دیسک گردان می باشند از نوع دو طرفه هستند و هم اکنون انواعی از کنتور های دوطرفه دیجیتالی توسط شرکت کنتورسازی ایران (محل کارخانه قزوین - شهر صنعتی البرز) نیز تولید می شوند.
در صورتی که برای اتصال سیستم ON-Grid به شبکه برق نیاز به کنتور دو طرفه دارید، می توانید بجای این کار از دو کنتور جداگانه برای محاسبه تولید و مصرف برق نیز استفاده نمایید. البته تمامی این فرآیند ها می بایست با مجوز وزارت نیرو و اطلاع رسانی به شرکت برق منطقه ای باشد.

ترانسفورمر (ترانسفورماتور) در سیستم برق خورشیدی

در مورد استفاده از ترانسفورمر (که در فارسی به اشتباه ترانسفورماتور ترجمه شده است) برای سیستم برق خورشیدی، باید توجه داشته باشیم که هدف استفاده از این دستگاه چیست؟
در سیستمهای برق خورشیدی جدا از شبکه، برق 220 ولت AC با فرکانس 50 هرتز و شکل موج سینوسی توسط اینورتر تولید می شود. برق تولید شده به این روش کاملاً مشابه برق شبکه بوده و قابلیت استفاده مشابه را نیز دارد ولی، دقت کنید که هرقدر توان مورد نیاز در اینورتر افزایش پیدا کند، شدت جریان برق DC گرفته شده از باتریها نیز افزایش خواهد یافت. در مورد سوال دوم، اگر میزان تولید برق توسط پنل خورشیدی  به اندازه ای باشد که جوابگوی مصرف (شارژر یا اینورتر) باشد می توان تنها به برق حاصل از پنلها اکتفا نمود ولی معمولاً به دلایل زیر این کار را انجام نمی دهیم:
1- فرض کنید شما به مدت 1 ساعت در طول روز نیاز به 1 کیلووات ساعت انرژی دارید. اگر بخواهیم این میزان انرژی را مستقیماً از پنلها دریافت کنیم باید میزان 1000 وات به اضافه افت سیستم و تلفات اینورتر و ... پنل خورشیدی نصب کنیم. هرچند این موضوع نیز تنها برای ساعات کوتاهی از روز که حداقل تابش 1000 وات بر متر مربع وجود داشته باشد صادق خواهد بود.
بجای این کار، اگر 6 ساعت تابش داشته باشیم، می توانیم با یک ششم پنل مورد نیاز در طول ساعات روز انرژی مورد نیاز را تامین و در باتری ذخیره کرده و در طول 1 ساعت استفاده کنیم.
2- در صورتی که مستقیماً از پنل خورشیدی برای تامین برق استفاده نماییم، با شدت و ضعف یافتن تابش خورشید، برق خروجی نیز تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. استفاده از باتری باعث وجود منبع یک نواخت و قابل اعتماد تری در سیستم خواهد شد.