جزئیات وبلاگ

با توجه به تقاضای جهانی رو به رشد برای انرژی تجدیدپذیر، تولید برق فتوولتائیک خورشیدی به یک فناوری اصلی در بخش انرژی پاک تبدیل شده است. به عنوان یک جزء کلیدی سیستم‌های فتوولتائیک، عملکرد و راندمان پنل‌های خورشیدی مستقیماً بر تولید برق تأثیر می‌گذارد. مصرف‌کنندگان هنگام انتخاب پنل‌های خورشیدی اغلب این سوال را دارند که آیا تک‌کریستالی یا پلی‌کریستالی بهتر است و همچنین در مورد ترکیب مواد پنل‌های خورشیدی کنجکاو هستند.

I. مقایسه پنل‌های خورشیدی تک‌کریستالی و پلی‌کریستالی

1. ویژگی‌های پنل‌های خورشیدی تک‌کریستالی

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی تک‌کریستالی از سیلیکون با ساختار کریستالی منفرد ساخته شده‌اند. آنها با استفاده از فرآیند Czochralski برای تولید شمش‌های سیلیکونی با کیفیت بالا تولید می‌شوند که سپس به ویفرهای نازک برش داده می‌شوند.

مزایا:

• راندمان بالا: سیلیکون تک‌کریستالی دارای ساختار کریستالی منظم است که منجر به راندمان انتقال الکترون بالا می‌شود. راندمان تبدیل معمولاً 20٪-23٪ است (با نتایج آزمایشگاهی بیش از 26٪)، که منجر به تولید برق بیشتر در واحد سطح می‌شود.

• استفاده از فضای بالا: به دلیل راندمان بالا، پنل‌های تک‌کریستالی می‌توانند برق بیشتری را در فضاهای محدود (مانند پشت‌بام‌های شهری) تولید کنند و آنها را برای کاربردهای محدود به فضا مناسب می‌سازد.

• ظاهر جذاب: پنل‌های تک‌کریستالی دارای سطح آبی تیره یا سیاه یکنواخت هستند که اغلب گوشه‌های گرد دارند (به دلیل شکل استوانه‌ای شمش‌های سیلیکونی)، که ظاهری مدرن‌تر به آنها می‌دهد و آنها را برای ساختمان‌های مسکونی یا تجاری سطح بالا مناسب می‌سازد.

• دوام: سیلیکون تک‌کریستالی بسیار خالص است و مقاومت بالایی در برابر تخریب نشان می‌دهد که منجر به تخریب راندمان کند در استفاده طولانی‌مدت (بیش از 10 سال) می‌شود.

• عملکرد کمی بهتر در دمای بالا: پنل‌های تک‌کریستالی حداقل افت راندمان را در محیط‌های با دمای بالا تجربه می‌کنند و آنها را برای مناطق گرمسیری مناسب می‌سازد.

معایب:

• هزینه بالاتر: فرآیند تولید سیلیکون تک‌کریستالی پیچیده و انرژی‌بر است که منجر به هزینه‌های تولید و قیمت‌های بازار بالاتر نسبت به سیلیکون پلی‌کریستالی و سرمایه‌گذاری اولیه بیشتر می‌شود.

• ضایعات بالا: هنگامی که شمش‌های سیلیکونی به ویفرهای مربعی نازک برش داده می‌شوند، مقدار قابل توجهی ضایعات تولید می‌شود که منجر به استفاده کمتر از منابع می‌شود.

• حساسیت به سایه: پنل‌های تک‌کریستالی نسبت به سایه‌اندازی موضعی (مانند سایه درختان یا گرد و غبار) بسیار حساس هستند که می‌تواند منجر به کاهش راندمان در کل پنل شود.

2. ویژگی‌های پنل‌های خورشیدی پلی‌کریستالی

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی پلی‌کریستالی از مواد سیلیکونی با ساختارهای کریستالی متعدد تشکیل شده‌اند. سیلیکون مذاب در یک قالب ریخته می‌شود و خنک می‌شود تا یک شمش تشکیل شود که منجر به یک ساختار کریستالی نسبتاً پیچیده می‌شود.

مزایا:

• کم هزینه: سیلیکون پلی‌کریستالی دارای فرآیند تولید ساده و مصرف انرژی کم است که منجر به هزینه‌های تولید تقریباً 10٪-20٪ کمتر از سیلیکون تک‌کریستالی می‌شود. این باعث می‌شود که قیمت رقابتی‌تری داشته باشد و برای پروژه‌هایی با بودجه محدود مناسب باشد.

• استفاده بالا از منابع: روش ریخته‌گری شمش مستقیماً شمش‌های سیلیکونی مربعی تولید می‌کند که منجر به حداقل ضایعات برش و راندمان بالای استفاده از مواد خام می‌شود.

• تولید سازگار با محیط زیست: تولید سیلیکون پلی‌کریستالی انرژی کمتری مصرف می‌کند و ردپای کربن کمتری دارد که با روندهای تولید سبز همسو است.

• مقاومت کمی بیشتر در برابر سایه: به دلیل ساختار کریستالی متنوع، پنل‌های پلی‌کریستالی حداقل افت راندمان کلی را تحت سایه‌اندازی جزئی تجربه می‌کنند.

معایب:

• راندمان کمتر: سیلیکون پلی‌کریستالی دارای مرزهای دانه ای متعددی است که مانع از مهاجرت الکترون می‌شود. راندمان تبدیل معمولاً بین 17٪ تا 20٪ است که منجر به تولید برق کمتر در واحد سطح نسبت به سیلیکون تک‌کریستالی می‌شود.

• الزامات فضای بزرگ: به دلیل راندمان کمتر، پنل‌های پلی‌کریستالی برای دستیابی به تولید برق یکسان به مساحت بیشتری نیاز دارند که آنها را برای کاربردهای محدود به فضا نامناسب می‌سازد.

• ظاهر معمولی: پنل‌های پلی‌کریستالی دارای سطح آبی با الگوی دانه‌ای نامنظم و گوشه‌های مربعی هستند که منجر به یک اثر بصری کمتر یکنواخت نسبت به پنل‌های تک‌کریستالی می‌شود و حس کمی «صنعتی» به آنها می‌دهد.

• عملکرد کمی ضعیف‌تر در دمای بالا: در محیط‌های با دمای بالا، راندمان پنل‌های پلی‌کریستالی کمی بیشتر از پنل‌های تک‌کریستالی کاهش می‌یابد و عملکرد در مناطق گرمسیری کمی بدتر است.

• تخریب طول عمر: نقص‌های کریستالی در سیلیکون پلی‌کریستالی می‌تواند باعث تخریب راندمان کمی سریع‌تر در استفاده طولانی‌مدت شود که نیاز به بازرسی‌های مکرر دارد.

3. سناریوهای کاربردی تک‌کریستالی و پلی‌کریستالی

تک‌کریستالی برای سناریوهای زیر مناسب است:

• فضای محدود: به عنوان مثال، پشت‌بام‌های مسکونی و پشت‌بام‌های ساختمان‌های تجاری در شهرها، که در آن راندمان بالا برای به حداکثر رساندن تولید برق مورد نیاز است.

• مناطق با دمای بالا: به عنوان مثال، جنوب چین، آسیای جنوب شرقی و خاورمیانه، که در آن تک‌کریستالی مقاومت بالاتری در برابر دمای بالا ارائه می‌دهد.

• پروژه‌های سطح بالا: به عنوان مثال، ویلاها و پروژه‌های گواهی ساختمان سبز، که در آن ظاهر و عملکرد تک‌کریستالی با موقعیت سطح بالا همخوانی بیشتری دارد.

• سرمایه‌گذاری بلندمدت: برای کاربرانی که بودجه کافی دارند و به دنبال بازدهی پایدار برای بیش از 25 سال هستند، تک‌کریستالی دوام بالاتری را ارائه می‌دهد.

• پلی‌کریستالی برای سناریوهای زیر مناسب است:

• بودجه محدود: به عنوان مثال، پروژه‌های کاهش فقر فتوولتائیک روستایی و تولید برق توزیع‌شده در کشورهای در حال توسعه، که در آن هزینه کم پلی‌کریستالی جذاب‌تر است.

• نصب‌های در مقیاس بزرگ: به عنوان مثال، نیروگاه‌های برق فتوولتائیک نصب شده روی زمین و پروژه‌های خورشیدی بیابانی، که در آن پلی‌کریستالی یک راه‌حل اقتصادی‌تر را در صورت وجود فضا ارائه می‌دهد.

• محیط‌های پیچیده: به عنوان مثال، در مناطق پر از گرد و غبار یا مناطق بسیار مسدود شده، پلی‌کریستالی کمی بیشتر با سایه‌اندازی جزئی سازگار است.

• بازدهی کوتاه‌مدت: برای کاربرانی که به دنبال بازگشت سریع سرمایه هستند، پلی‌کریستالی سرمایه‌گذاری اولیه کمتری را ارائه می‌دهد.

4. روند بازار و پیشرفت‌های فناوری

در سال‌های اخیر، سهم بازار سیلیکون تک‌کریستالی به تدریج از سیلیکون چندکریستالی پیشی گرفته است، که در درجه اول به دلیل عوامل زیر است:

• پیشرفت‌های تکنولوژیکی: سلول‌های نوع N سیلیکون تک‌کریستالی (مانند TOPCon و HJT) و فناوری نیمه‌سلولی راندمان را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده‌اند و نسبت قیمت به عملکرد محصولات تک‌کریستالی همچنان در حال بهبود است.

• کاهش هزینه: گسترش تولید سیلیکون تک‌کریستالی و بهینه‌سازی فرآیند، شکاف هزینه را با چندکریستالی کاهش داده است (قیمت‌های تک‌کریستالی در سال 2025 تقریباً 0.36 تا 0.43 دلار در هر وات خواهد بود، در حالی که قیمت‌های چندکریستالی تقریباً 0.29 تا 0.36 دلار در هر وات خواهد بود).

• راهنمایی سیاست: اهداف «دوگانه کربن» چین، توسعه فناوری فتوولتائیک با راندمان بالا را هدایت می‌کند و تک‌کریستالی به دلیل راندمان بالا مورد توجه سیاست و بازار قرار می‌گیرد.

با این حال، سیلیکون چندکریستالی به طور کامل از بازار خارج نشده است. در برخی از کشورهای در حال توسعه و پروژه‌های کم‌بودجه، چندکریستالی هنوز جایگاهی دارد.

5. توصیه‌ها برای انتخاب بین تک‌کریستالی و پلی‌کریستالی

• راندمان اولویت اول: اگر فضا محدود است یا بازدهی بلندمدت مورد نظر است، تک‌کریستالی انتخاب ارجح است.

• بودجه محور: اگر سرمایه‌گذاری اولیه محدود است و مساحت نصب کافی است، پلی‌کریستالی اقتصادی‌تر است.

• ملاحظات جامع: راندمان و هزینه را بر اساس آب و هوای محلی، شرایط سایه‌اندازی و موقعیت پروژه بسنجید. به عنوان مثال، تک‌کریستالی در مناطق ساحلی جنوبی توصیه می‌شود، در حالی که پلی‌کریستالی را می‌توان در مناطق بیابانی شمال غربی در نظر گرفت.