صبحی گرم در صحرای آتاکاماست، بیابان خشک، بلندمرتبه و بیآبوعلفی که در شمال کشور شیلی قرار داشته و از رشتهکوه آند تا اقیانوس آرام امتداد دارد، هزاران صفحه براق بهسمت آسمان خم شدهاند. آنها شکارچیان نور هستند؛ پنلهای خورشیدی که در سکوت، انرژی یک ستاره را به رگهای شبکه برق تزریق میکنند.
اینجا، بهشت تولید انرژی خورشیدی است، خشکترین نقطه روی کره زمین که باران سالی یکبار هم مهمان آن نمیشود، انگار که طبیعت این نقطه را برای تبدیل شدن به باغ خورشیدی روی زمین انتخاب کرده باشد. هوای همیشه صاف، زاویه تابش عالی، رطوبت تقریبا صفر و بیش از ۳۵۰ روز آفتابی در سال با نور مستقیم و بدون غبار زیاد، مزیتهایی غیرقابل شمارشاند که در اینجا وجود دارد، با وجود بیابانی بودن، بهدلیل نبود بادهای تند در بیشتر فصول، گرد و غباری نمیخیزد که بخواهد روی پنلها بنشیند. ارتفاع ۲۰۰۰ تا ۴۵۰۰ متری از سطح دریا باعث شده است که نور خورشید با عبور از جو کمتر، قویتر به پنلها برسد. برخلاف خیلی از بیابانها، شبهای خنک ولی نه منجمد، به پنلها کمک میکند که استرس حرارتی کمتری تحمل کنند اما چه در دل این صفحات میگذرد؟ و آنها چطور کار میکنند؟ از چه اجزایی ساخته شدهاند و وظیفه هر بخش چیست؟
در این مطلب سفری میکنیم به درون «خورشیدهای مصنوعی» و راز لایه به لایه آنها را میخوانیم
لایه نخست – شیشه پیشانیبند نور
اینجا نخستین خط دفاعی است: شیشهای سخت، شفاف و مقاوم. شیشهای که باید نور را با مهربانی عبور دهد و در عین حال قدرت مشت تگرگ را دفع کند. امروزه، در کارخانههای ژاپنی، این شیشه با پوششهای نانومتری الهامگرفته از چشمان بید شب ساخته میشود
تا بازتابش به یکسوم گذشته برسد.
آلمانیها شیشههایی برای سواحل ساختهاند که در برابر نمک دریا تسلیم نشود و چینیها آن را سبکتر کردهاند بیآنکه استحکامش قربانی شود.
لایه دوم – EVA؛ چسب شفافی که جان میدهد
Ethylene Vinyl Acetate) EVA)، پلیمر شفاف و انعطافپذیری است که سلولها را در آغوش میگیرد و به شیشه میچسباند. نسلهای تازه EVA در کره جنوبی میتوانند ۳۰ سال بیوقفه شفاف بمانند و آمریکاییها حتی نسخهای خودترمیمگر ساختهاند که خراشهای مویی را میبندد. در چین، EVA ضد PID (Potential Induced Degradation) شده تا در روزهای ولتاژ بالا، راندمان قربانی نشود.
قلب – سلولهای سیلیکونی، خانهنشینهای نور
اینجا قلب تپنده است؛ سلولهای سیلیکونی که در آرامش، فوتونها را میگیرند و الکترونها را رها میکنند. نسل تازه این سلولها، از PERC تا HJT، مرزهای راندمان را جابهجا کردهاند؛ SunPower آمریکایی تا ۴۰ سال کارکرد را ضمانت میکند، ژاپن با سلولهای HIT به ۲۴ درصد راندمان رسیده و چین در تولید انبوه سلولهای دوطرفه (Bifacial) پیشتاز است؛ سلولهایی که حتی انعکاس زمین را هم شکار میکنند.
پشتیبان دوم – EVA زیرین
این لایه همان هاله محافظتی پایین سلولهاست. امروزه در کارخانههای اروپایی،EVA زیرین را با نانوذرات سیلیکا تقویت میکنند تا حرارت کمتر آنها را خسته کند و برای پنلهای شیشه-شیشه، این لایه گاهی بهکلی حذف میشود تا نور از دو طرف جریان پیدا کند.
سپر عقبی – بکشیت
پشت هر قهرمانی، یک سپر هست. بکشیت پلیمری سهلایه، سپری است که پنل را از حمله رطوبت، گردوغبار و تغییرات شدید دما محفوظ نگه میدارد. DuPont آمریکا با «تدلار» افسانهای خود و Jolywood چین با بکشیتهای شفاف مخصوص پنل دوطرفه، رقابت را داغ نگه داشتهاند. حتی نسخههای دوستدار محیطزیست، بیفلورین، هم حالا روی میز طراحی آمدهاند.
مغز فرماندهی – جعبه اتصال
در جعبهای کوچک و پلمبشده پشت پنل، جریانهای خورشیدی جمع میشوند. اینجا دیودهای بایپس مثل چریکهای آماده، در کمین سایهها هستند. در نوآوریهای تازه، سنسورهای حرارتی در جعبه نصب میشوند تا پیش از آنکه نقطه داغی بسوزد، هشدار بدهد.
استخوانبندی – فریم آلومینیومی
این قاب براق، استخوانبندیای است که همه لایهها را کنار هم نگه میدارد. فریمهای جدید، سبکترند، ضدخوردگیاند و شکل آیرودینامیکشان مقاومت باد را کم میکند. بعضی برندها مثل Tesla Solar اصلا به سراغ فریم نمیروند و پنلهای تمامشیشهای را به بازار میفرستند.
وقتی این سفر لایهبهلایه تمام میشود، تازه میفهمی که پنل خورشیدی چیزی فراتر از یک «صفحه سیاه روی سقف» است. این یک سازه فنی چندملیتی است که نبوغ ژاپنی، دقت آلمانی، مقیاس تولید چینی و نوآوری آمریکایی را در خود جمع کرده است. پنل، فقط نور را نمیگیرد؛ داستانی است از همکاری جهانی برای به دام انداختن نور در قفس شیشهای.
دیدگاهتان را بنویسید