تاریخچه پنل خورشیدی و فرآیند ساخت | از کشف اثر فوتوولتائیک تا تولید مدرن
پنلهای خورشیدی امروزه به نمادی از انرژی پاک تبدیل شدهاند، اما آیا تا به حال از خود پرسیدهاید که تاریخچه پنل خورشیدی چیست و این فناوری شگفتانگیز چگونه ساخته میشود؟ در این مقاله جامع، به بررسی کامل تاریخچه و فرآیند ساخت پنل خورشیدی از کشف اولیه اثر فوتوولتائیک تا تولید مدرن میپردازیم.
کشف اثر فوتوولتائیک: آغاز داستان پنل خورشیدی
داستان تاریخچه پنل خورشیدی به سال ۱۸۳۹ بازمیگردد، زمانی که فیزیکدان فرانسوی، الکساندر ادموند بکرل، برای اولین بار اثر فوتوولتائیک را مشاهده کرد. او متوجه شد که وقتی نور به یک الکترود در محلول الکترولیت میتابد، جریان الکتریکی کوچکی تولید میشود.
پیشگامان فراموششده انرژی خورشیدی
پیش از کشف رسمی اثر فتوولتائیک، تمدنهای باستانی از انرژی خورشیدی به شکلهای ابتدایی استفاده میکردند. ارشمیدس در سال ۲۱۴ قبل از میلاد از آینههای سهموی برای متمرکز کردن نور خورشید و آتش زدن کشتیهای دشمن استفاده کرد.
انقلاب صنعتی و تلاشهای اولیه
در قرن نوزدهم، اوگوستین موشوت اولین موتور خورشیدی را اختراع کرد که از انرژی خورشیدی برای تولید بخار استفاده میکرد. این اختراع مسیر را برای توسعه فناوریهای خورشیدی مدرن هموار کرد.
مواد نوآورانه در ساخت پنلهای مدرن
امروزه پژوهشها بر روی مواد جدید و کارآمدتر متمرکز شده است. پروسکایت به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین مواد در صنعت فتوولتائیک شناخته میشود.
مهمترین milestones در تاریخچه پنل خورشیدی
- ۱۸۳۹: کشف اثر فوتوولتائیک توسط الکساندر ادموند بکرل
- ۱۸۷۳: کشف اثر فوتوولتائیک در سلنیوم توسط ویلوبی اسمیت
- ۱۸۸۳: ساخت اولین سلول خورشیدی از جنس سلنیوم توسط چارلز فریتس
- ۱۹۵۴: تولید اولین سلول خورشیدی سیلیکونی در آزمایشگاههای بل
- ۱۹۵۸: استفاده اولیه از پنلهای خورشیدی در ماهوارهها
فرآیند ساخت پنل خورشیدی مدرن
امروزه فرآیند ساخت پنل خورشیدی به یک صنعت پیشرفته تبدیل شده است. در ادامه مراحل اصلی تولید پنلهای خورشیدی مدرن را بررسی میکنیم.
مرحله اول: تولید سیلیکون خالص
اولین قدم در فرآیند ساخت پنل خورشیدی، تولید سیلیکون با درجه خلوص بسیار بالا (۹۹.۹۹۹۹%) است. این فرآیند از طریق روش سیلیکون درجه الکترونیکی انجام میشود.
مرحله دوم: تولید ویفرهای سیلیکونی
سیلیکون خالص ذوب شده و به صورت شمشهای استوانهای درمیآید. سپس این شمشها به ورقههای نازکی به نام ویفر برش داده میشوند.
مرحله سوم: ایجاد پیوند نیمههادی
ویفرهای سیلیکونی با افزودن ناخالصیهای خاصی به پیوندهای P-N مجهز میشوند که اساس عملکرد سلول خورشیدی هستند.
مرحله چهارم: افزودن لایههای ضد انعکاس
برای افزایش جذب نور، یک لایه ضد انعکاس روی سطح سلول اضافه میشود که معمولاً به رنگ آبی تیره دیده میشود.
مرحله پنجم: مونتاژ نهایی پنل
سلولها به هم متصل شده، بین لایههای محافظ قرار گرفته و در قاب آلومینیومی مونتاژ میشوند.
توسعه فناوری در تاریخچه پنل خورشیدی
در طول تاریخچه پنل خورشیدی، سه نسل اصلی از فناوریهای مختلف توسعه یافتهاند:
نسل اول: سلولهای کریستالی
شامل سلولهای مونوکریستالی و پلی کریستالی که هنوز هم رایجترین نوع پنلهای خورشیدی هستند.
نسل دوم:فناوری لایه نازک
سلولهای لایه نازک که از مواد نیمههادی مانند CdTe، CIGS و سیلیکون آمورف ساخته میشوند.
نسل سوم: فناوریهای پیشرفته
شامل سلولهای خورشیدی ارگانیک، پروسکایت و سلولهای خورشیدی متمرکز کننده.
کاربردهای اولیه پنلهای خورشیدی در تاریخچه
در اوایل تاریخچه پنل خورشیدی، از این فناوری عمدتاً در کاربردهای تخصصی استفاده میشد:
- تأمین انرژی ماهوارههای فضایی
- سیستمهای ارتباطی دورافتاده
- ماشینحسابهای خورشیدی
- سیستمهای روشنایی جزیرهای
منابع معتبر برای مطالعه بیشتر
برای اطلاعات بیشتر در مورد تاریخچه پنل خورشیدی و فرآیند ساخت پنل خورشیدی میتوانید به منابع معتبر زیر مراجعه کنید:
منابع خارجی:
- دفتر انرژی خورشیدی وزارت انرژی آمریکا – تاریخچه انرژی خورشیدی
- ناسا – تاریخچه سلول خورشیدی
- آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدیدپذیر (NREL) – راندمان سلول خورشیدی
- دانشنامه بریتانیکا – سلول خورشیدی
مقالات مرتبط در همین سایت در زمینه های:
- انواع پنل خورشیدی و مزایای هرکدام
- راهنمای کامل عیبیابی پنل خورشیدی
- نکات essential نگهداری از پنل خورشیدی
سوالات متداول درباره تاریخچه و ساخت پنل خورشیدی
اولین پنل خورشیدی چه زمانی ساخته شد؟
اولین سلول خورشیدی مدرن در سال ۱۹۵۴ در آزمایشگاههای بل ساخته شد.
مواد اصلی used در ساخت پنل خورشیدی چیست؟
سیلیکون با درجه خلوص بالا، شیشه، قاب آلومینیومی و مواد نیمههادی.
راندمان پنلهای خورشیدی در طول تاریخ چقدر بهبود یافته است؟
از ۶% در اولین پنلها به بیش از ۲۲% در پنلهای مدرن رسیده است.