در سال هاي اخیر، به دلیل محدودیت و گرانی سوخت هاي فسیلی و نیز مسائل زیست محیطی، استفاده از انرژي هاي نو رشد بسیاري داشته است. نیروگاه خورشیدی در دسترس ترین منبع انرژي تجدیدپذیر است که به صورت مستقیم و غیرمستقیم در دسترس می باشد. تابش خورشید بزرگترین منبع تجدیدپذیر انرژي روي کره زمین است و اگر فقط ی ک
درصد از صحراهاي جهان با نیروگاه هاي خورشیدي به کار گرفته شوند، همین مقدار براي تولید برق سالانه جهان کافی خواهد بود.

نیروگاه خورشیدی(سیستم هاي فتوولتاییک)

تبدیل مستقیم انرژي خورشید به الکتریسیته معمولاً به وسیله سلول هاي فتوولتا ییک صورت می گیرد که از اثر فتوولتاییک استفاده میکنند. اثر فتوولتاییک بر اساس اثر متقابل فوتونهایی با انرژي برابر با یا بیش از انرژي باند ممنوعه مواد فتوولتاییک است. ماژول هاي فتوولتاییک انرژي خورشیدی را بدو ن آلودگی و سر و صدا و نو سانات به الکتریسیته تبدیل میکنند.این مکانیزم اساس کار و ساخت نیروگاه خورشیدی میباشد.

طبقه بندي تیپ نیروگاه خورشیدی از لحاظ کاربري

بطور کلی سیستم هاي فتوولتاییک با توجه کاربردشان به دو گروه دسته بندي می شوند

-واحدهاي فتوولتاییک متصل به شبکه.

-واحدهاي فتوولتاییک مجزا از شبکه.

نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه

به منظور تقویت شبکه ي سراسري برق و جلوگیري از فشار الکتریکی وارده بر نیروگاه ها در طی روز، استفاده از سیستم هاي فتوولتاییک متصل به شبکه سراسري برق به صورت متمرکز و یا غیرمتمرکز از جمله راه حل هاي این مشکل می باشد. امروزه سیستم هاي فتوولتاییک متصل به شبکه در بسیاري از کشورهاي جهان در واحدهاي کوچک از ۱
کیلووات الی ۵ کیلووات در بام منازل مسکونی و در واحدهاي بزرگ تر به صورت نیروگاه هاي فتوولتاییک نصب و راهاندازي شده است

نیروگاه خورشیدی مستقل از شبکه ي سراسري برق

طراحی سیستم هاي فتوولتاییک مستقل از شبکه به گونه اي است که باید مستقل از شبکه ي برق سراسري عمل نموده و متناوب را دارا باشد. این واحدها مستقیماً به بار متصل می شوند و تمام بار را بر (DC) قابلیت تغذیه بارهاي مستقیم خلاف سیستم هاي متصل به شبکه تامین می نمایند. بنابراین براي طراحی اینگونه واحدها، بایستی مدل بار و کل توان
مورد نیاز بار در یک دوره شبانه روزي محاسبه شود و ظرفیت واحد و تعداد آرایه هاي فتوولتاییک بر این اساس محاسبه شود.

اجزاي یک نیروگاه خورشیدی

تجهیزات مورد نیاز براي تولید برق از انرژي خورشیدي عبارتند از:

-آرایه ي فتوولتاییک.

-سیستم هاي دنبال کننده ي تابش خورشید

AC/DC اینورتر یا مبدل الکترونیک قدرت-

ذخیره ساز-

دنبال کننده حداکثر توان-

سایر تجهیزات-

آرایه فتوولتاییک

آرایه فتوولتاییک با اجتماع پانل هاي فتوولتاییک تشکیل می شود که پانل ها با ماژول هاي فتوولتاییک ساخته می شوند،
.ماژول هاي فتوولتاییک نیز متشکل از سلول هاي فتوولتاییک است که انرژي خورشید را به برق تبدیل می کنند

چهار نوع اصلی سلول هاي فتوولتاییک عبارتند از: مونو کریستال، پلی کریستال، سلول هاي آمورف و سلول هاي نانو فتوولتاییک که جدیدترین سلول خورشیدي معرفی شده می باشند

پنل های مونو کریستال

این پنل ها از سلول های مونو کریستال ساخته شده اند . سلول های مونو کریستال هم همانطور که از پیشوند اسمش پیداست از یک کریستال سیلیس برای ساخت سلول استفاده می کنیم . قطعات سیلیکونی بزرگ را به قطعات کوچک تر برش می دهیم که به انها ویفر یا دیسک می گوییم .اندازه این ویفرها معمولاً ۰٫۲ تا ۰٫۴ میلیمتر است که در ساخت سلول استفاده می شود . اگر تعدادی از این سلول ها مونو کریستال را کنار هم قرار دهیم و هادی ها را بین انها قرار دهیم یک پنل مونو کریستال ساخته می شود . سلول های مونوکریستال بدلیل ساختار یکپارچه و یک تکه از اندازه کوچکتر و همچنین راندمان بالاتری (بین ۱۵ تا ۲۰ درصد ) نسبت به سلول های پلی کریستال (بین ۱۲ تا ۱۶ درصد ) بهره مند می شوند . ولی قیمت انها نسبتاً بیشتر از پلی کریستال هاست .
از این سلول در مکان هایی که محدودیت فضا دارند استفاده می شود .

پنل های پلی کریستال

این پنل ها از سلول ها پلی کریستال ساخته می شوند . سلول های پلی کریستال همانطور که از پیشوند اسمش معلوم است از تجمع چندین کریستال سیلیس در یک سلول ساخته می شوند بر عکس مونو کریستال ها که از یک کریستال سیلیس ساخته می شوند . 

 تفاوت کاربردی اینها با مونوکریستال ها در اندازه ، راندمان و قیمت انهاست . 

البته برای در مناطق خیلی گرمسیر شاید استفاده از پنلهای پلی کریستال مناسب تر باشد چون سطح آنها روشنتر است و حرارت کمتری را از انرژی خورشید جذب می کنند. به همین دلیل میزان افزایش مقاومت الکتریکی سیستم در اثر گرمتر شدن نیز کمتر بوده در نتیجه افت توان نیز کمتر می باشد .

 بازده این پنل ها بین ۱۳ تا ۱۶ درصد می باشد .

سلول خورشیدی آمورف(فیلم نازک)

که سلول فتوولتائیک فیلم نازک (TFPV) نیز نامیده می‌شود، نسل دوم سلول‌های خورشیدی است که از قرار دادن یک یا چند لایه یا پوشش نازک (TF) از مواد فتوولتائیک بر روی لایه‌ای از شیشه، پلاستیک یا فلز درست می‌شود. از لحاظ تجاری سلول‌های خورشیدی فیلم نازک با استفاده از تکنولوژی‌های مختلفی ساخته می‌شوند، که از جمله متریال‌های مورد استفاده در ساخت سلول‌های فیلم نازک به تلورید کادمیوم (CdTe)، سلناید گالیوم ایندیوم مس (CIGS) و امورف و دیگر سیلیکون‌های با پوشش نازک (a-Si, TF-Si) می‌توان اشاره کرد.

سیستم هاي دنبال کننده تابش خورشید

آرایه هاي فتوولتاییک به حالت ثابت و یا ردیاب متحرك که بنابر فصل با زاویه ي تا بش خورشید خود را تطبیق می دهند، نصب می شوند. البته در برخی موارد آرایه ها به حالت ثابت فصلی نصب می شوند. در نصب آرایه هاي فتوولتاییک مهمتری ن نکته، زاویه ي نصب آنها می باشد. زاویه ي تابش خورشید به صفحات خورشیدي تاثیر بسیار زیادي در تولید انرژي الکتریکی دارد.

در ادامه این مطالب به بررسی موارد دیگر در نیروگاه های خورشیدی میپردازیم.