خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژی‌های دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا ۵ میلیارد سال آینده به‌حساب آورد.
خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (۸/۸۶ درصد) هلیوم (۳ درصد) و ۶۳ عنصر دیگر که مهم‌ترین آن‌ها اکسیژن، کربن، نئون و نیتروژن است تشکیل‌شده است.
میزان دما در مرکز خورشید حدود ۱۰ تا ۱۴ میلیون درجه سانتی‌گراد هست که از سطح آن با حرارتی نزدیک به ۵۶۰۰ درجه و به‌صورت امواج الکترومغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.
زمین در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری خورشید واقع است و ۸ دقیقه و ۱۸ ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد؛ بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن هست. حتی سوخت‌های فسیلی ذخیره‌شده در زمین، انرژی‌های باد، آبشار، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر ازجمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید هست.
انرژی خورشید به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود، همانند گرما و الکتریسیته. موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است.
انرژی خورشید برای حرارت آب، استفاده دینامیکی، حرارت فضایی ساختمان‌ها، خشک‌کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورداستفاده قرار می‌گیرد.
صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه‌هادی ساخته‌شده‌اند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی هست. این صفحات بانام فتوولتاییک (PhotoVoltaic) یا سولار (Solar) شناخته می‌شوند. صفحات فتوولتائیک (PhotoVoltaic) ازنظر فنّاوری به ۳ دسته تقسیم‌بندی می‌شوند. صفحات فتوولتائیک پلی کریستال (Photovoltaic Polycrystalline Panels)، صفحات فتوولتائیک مونوکریستال (Photovoltaic Monocrystalline Panels) و صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film).
در کشور ما می‌توان از صفحات خورشیدی قابل‌نصب روی سقف منازل و شرکت‌های دولتی به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی استفاده کرد. البته با استفاده از انرژی خورشیدی نمی‌توان تمامی برق موردنیاز یک واحد مسکونی و مخصوصاً یک شرکت بزرگ را تأمین کرد اما می‌توان با تأمین بخشی از الکتریسیته موردنیاز، بخش دیگر را ذخیره کرد. از سوی دیگر می‌توان از فناوری صفحات خورشیدی در جاده‌ها و خیابان‌ها برای تولید برق نیز استفاده کرد.
تفاوت سلول خورشیدی با صفحه خورشیدی چیست؟
ازنظر عملکرد تفاوتی ندارند. از کنار هم قرار دادن تعدادی سلول خورشیدی (PV Cell) یک ماژول خورشیدی (PV Module) ساخته می‌شود. از قرار دادن چند ماژول خورشیدی (PV Module) در کنار هم یک صفحه خورشیدی (PV Panel) ساخته می‌شود که عموماً در مصارف بزرگ ردیف‌های زیادی از صفحه خورشیدی (PV Panel) در کنار هم قرار می‌گیرند و یک سری خورشیدی (PV Array) تشکیل می‌دهند.
مزایای صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) چیست؟
انرژی فتوولتاییک تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از طریق یک سلول فتوولتاییک (pvs) هست که به‌طورمعمول یک سلول خورشیدی نامیده می‌شود. سلول خورشیدی یک ابزار غیر مکانیکی است که معمولاً از آلیاژ سیلیکون ساخته‌شده است.
نور خورشید از فوتون‌ها یا ذرات انرژی خورشیدی ساخته‌شده است. این فوتون‌ها مقادیر متغیر انرژی را شامل می‌شوند مشابه طول‌موج‌های متفاوت طیف‌های نوری هستند.
صفحات فتوولتائیک نواری (Thin Film) بسیار سبک و باریک بوده و به همین علت از انعطاف‌پذیری بالایی در کاربردهای متفاوت برخوردار هستند. ازنظر فنّاورانه جدیدترین نوع صفحات بوده و البته به دلیل نوع نیمه‌هادی‌های مصرفی در آن‌ها از بازده (راندمان) کمتری نسبت به صفحات کریستالی برخوردار هستند.
انواع سامانه‌های خورشیدی (Solar Panel) قابل‌اجرا کدام هستند؟
سامانه‌های خورشیدی (Photovoltaic) بر اساس نحوه استفاده به دودسته متصل به شبکه (On Grid) و مستقل از شبکه (Off Grid) تقسیم‌بندی می‌شوند.
کاربرد دسته اول (On Grid) بیشتر در مناطق شهری و نزدیک به شبکه برق استفاده می‌شود. از مزایای آن کاهش مصرف برق بوده و می‌تواند نیاز به انرژی را تا حد قابل قبولی در ساعات روز برآورده کند.
دسته دوم (Off Grid) بیشتر در مناطق دور از شهر یا دور از شبکه برق کاربرد داشته و به‌طور کاملاً مستقل در طول شبانه‌روز وظیفه تأمین برق را بر عهده دارد.
استفاده از صفحات خورشیدی در به دست آوردن انرژی فضاپیما
صفحات خورشیدی برای به دست آوردن انرژی فضاپیما مورداستفاده واقع می‌شوند. مقدار زیادی از نور خورشید در فضا وجود دارد که می‌شود از آن برای تهیه الکتریسیته استفاده نمود. صفحات خورشیدی، روی بدنه فضاپیما را توسط خانه‌های ردیف به‌ردیف که از سیلیکون درست‌شده‌اند پوشانده است. هر خانه قادر به تولید یک جریان ضعیف الکتریسیته از خورشید هست. صفحات خورشیدی همچنین آرایه‌های خورشیدی نیز خوانده می‌شوند.
عوامل مهم و کلیدی در انتخاب ماژول‌های خورشیدی (PV Modules) چیست؟
در انتخاب ماژول‌های خورشیدی (PV Modules) باید به نکات زیر توجه داشت:
بازده (Efficiency): امروزه ماژول‌هایی با بازده ۱۰ الی ۱۸ درصد به‌صورت عملی در بازار وجود دارند. البته این مقادیر روزبه‌روز در حال پیشرفت بوده و در نمونه‌های آزمایشگاهی تاکنون به مرز ۴۲% نیز رسیده است.
ولتاژ (Vmax): ماکزیمم ولتاژی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تأمین آن هست و عموماً در رنج ۱۲، ۲۴ و ۴۸ در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌گیرد.
جریان (Imax): ماکزیمم جریان تولیدی یک ماژول خورشیدی (PV Module) بوده که در طراحی سامانه‌ها نقش تعیین‌کننده‌ای دارد.
توان ماکزیمم (Pmax): حداکثر توانی است که یک ماژول خورشیدی (PV Module) قادر به تأمین آن بوده است. این مقدار حاصل‌ضرب مقدار ولتاژ (در حالت مدارباز) در مقدار جریان (در حالت اتصال کوتاه) در ضریبی به نام ضریب تأمین (Fill Factor) هست.
Pmax = Voc * Isc * F.F
هر چه مقدار F.F به عدد یک نزدیک‌تر باشد به معنی کیفیت بالاتر ماژول خورشیدی است.
کاربردهای انرژی خورشید
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سامانه‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:
استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی.
تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته به‌وسیله تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.
