Батареяҳои офтобӣ дастгоҳҳои ғайримеханикӣ мебошанд, ки аз нимноқилҳо барои табдил додани мустақими нури офтоб тавассути таъсири фотоэлектрикӣ ба нерӯи барқ истифода мебаранд. Аз рӯи интуитивӣ, одамон метавонанд фикр кунанд, ки батареяҳои офтобӣ дар зери нури шадиди офтоб нашъунамо меёбанд, аммо оё ин дар ҳақиқат чунин аст?
Инсоният муддати тӯлонӣ аз энергияи офтоб истифода мебарад ва се роҳи асосии табдил додани он вуҷуд дорад: табдили фотоэлектрикӣ, табдили фототермалӣ ва табдили фотохимиявӣ. Истеҳсоли нерӯи барқи фотоэлектрикӣ (ФЭ), ки нури офтобро ба нерӯи барқ табдил медиҳад, яке аз самараноктарин истифодаҳои энергияи офтобӣ мебошад.
Эффекти фотоэлектрикӣ бори аввал соли 1839 аз ҷониби олими фаронсавӣ Эдмон Беккерел мушоҳида шуда буд ва он ба тавлиди потенсиали электрикӣ ҳангоми бархӯрди нур ба нимноқил ишора мекунад. Баъдтар, Эйнштейн ин эффектро бо истифода аз назарияи квантии рӯшноӣ шарҳ дод, ки ба ӯ ҷоизаи Нобелро дар соҳаи физика дар соли 1921 овард.
Баръакси фотоэффект, ки ҳангоми бархӯрди нур ба як ноқил ба вуҷуд меояд, эффекти фотоэлектрикӣ дар марзи байни ду лавҳаи нимноқил ба амал меояд. Ҳангоми пайваст шудан бо сим, ин марз майдони электрикиро ба вуҷуд меорад ва имкон медиҳад, ки ҷараёни ҷараён ба амал ояд.
Пас, чӣ гуна батареяҳои офтобӣ нури офтобро ба нерӯи барқ табдил медиҳанд? Нури офтоб як спектри васеи радиатсияи электромагнитӣ аст. Вақте ки он ба батареяи офтобӣ мерасад, радиатсия метавонад инъикос ёбад, фурӯ бурда шавад ё аз он гузарад. Танҳо радиатсияи фурӯ бурдашуда ба энергияи барқӣ табдил меёбад.
Барои нимноқилҳои дар асоси кремний мавҷудбуда, барои ҷудо кардани электрон аз атомаш энергияи 1,11 электронволт (эВ) лозим аст. Танҳо фотонҳое, ки энергияашон аз ин остона зиёдтар аст, метавонанд нерӯи барқ тавлид кунанд. Аммо, энергияи зиёдатӣ аз фотонҳои дорои энергияи баландтар ҳамчун гармӣ гум мешавад, ки ба гармшавии панели офтобӣ мусоидат мекунад, ки метавонад ҳарорати онро аз ҳавои атроф баландтар кунад.
Бар хилофи эътиқоди маъмул, батареяҳои офтобии дар асоси кремний сохташуда дар асл муҳити хунуктарро афзалтар медонанд, ҳарчанд онҳо ба нури офтоб ниёз доранд. Бо баланд шудани ҳарорат, панелҳои офтобӣ, сарфи назар аз гирифтани ҳамон миқдори нури офтоб, энергияи камтар истеҳсол мекунанд.
Ҳарорати баланд асосан шиддати занҷири кушодаро (шиддат ҳангоми набудани ҷараён) коҳиш медиҳад, гарчанде ки ҷараёни занҷири кӯтоҳ (ҷараён ҳангоми занҷири кӯтоҳи элемент) нисбатан устувор боқӣ мемонад. Ин маънои онро дорад, ки ҳарорати баландтар ба паст шудани самаранокӣ ва коҳиш ёфтани қувваи баромад оварда мерасонад.
Батареяҳои офтобӣ одатан дар ҳарорати стандартии 25°C (77°F) санҷида мешаванд. Вақте ки ҳарорати панел ба 60°C (140°F) ё баландтар мерасад, қувваи он ба таври назаррас коҳиш меёбад. Бо ҳар як дараҷаи афзоиши ҳарорат, ҷараёни кӯтоҳмуддат танҳо 0,04% меафзояд, дар ҳоле ки шиддати кушодани занҷир 0,4% коҳиш меёбад.
Ҳарчанд самаранокӣ дар тобистон коҳиш меёбад, фаровонии нури офтоб дар ин мавсим нисбат ба дигар фаслҳо истеҳсоли умумии энергияро афзоиш медиҳад.
Чӣ тавр панелҳои офтобиро хунук кардан мумкин аст
Мисли дигар дастгоҳҳои электронӣ, панелҳои офтобӣ дар ҳарорати пасттар беҳтар кор мекунанд. Азбаски онҳо барои барқ ба ҷои гармӣ ба нури офтоб такя мекунанд, онҳо дар шароити равшан ва хунук беҳтар кор мекунанд.
Барои хунук кардани панелҳои офтобӣ дар тобистон, оё мо бояд соябон гузорем? Албатта не! Баста кардани нури офтоб мақсади панели офтобиро аз байн мебарад. Дар бораи истифодаи креми офтобӣ чӣ гуфтан мумкин аст? Не, истифодаи монеаҳои ҷисмонӣ ҷабби нурро кам мекунад ва усулҳои кимиёвӣ ба паст кардани ҳарорат мусоидат намекунанд.
Барои панелҳои офтобии бомӣ, вентилятсияи табиӣ роҳи муассир ва сарфакоронаи хунук кардани онҳо мебошад. Насб кардани панелҳо бо фосилаи байни онҳо ва бом имкон медиҳад, ки ҳаво гардиш кунад ва панелҳоро хунук кунад. Аммо, муҳим аст, ки баргҳо ва партовҳо аз фосила дур бошанд, то ҷараёни ҳаво нигоҳ дошта шавад ва аз гармии аз ҳад зиёд пешгирӣ карда шавад.
Муҳаққиқон инчунин усулҳои гуногуни хунуккуниро барои беҳтар кардани самаранокии панелҳои офтобӣ омӯхтаанд. Илова бар вентилятсияи табиӣ, хунуккунии маҷбурии ҳаво ва хунуккунии фотоэлектрикӣ-термикӣ (PVT) омӯхта шудаанд, ки дар бораи паст кардани ҳарорати панелҳо ва афзоиши истеҳсоли энергия маълумоти арзишманд пешниҳод мекунанд.
Ҳангоме ки батареяҳои офтобӣ, ки фиристодагони энергияи тоза мебошанд, ба ҳаёти мо ворид мешаванд, онҳо мавҷи нави роҳҳои ҳалли камкарбон ва экологӣ тозаро бо худ меоранд.
