سیلیکون کریستالی (Crystalline Silicon) با نماد c-Si، شکل کریستالی سیلیکون (Si) است که در فرایند ساخت صفحات خورشیدی کریستالی (فتوولتائیک یا PV مونوکریستالی و پلیکریستالی) در فناوری فتوولتائیک بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.
تقریباً 90 درصد فناوری فتوولتائیک بر اساس سیلیکون است که بیشتر در صفحات خورشیدی سیلیکون کریستالی مورد استفاده قرار میگیرد.
در فناوری فتوولتائیک، معیارهای بسیاری برای استفاده از سیلیکون وجود دارد، اما مهم‌‌ترین آن، خلوص سیلیکون است؛ به این معنی که هرچه خالص‌‌سازی در سیلیکون بیشتر باشد، توانایی صفحه خورشیدی برای تبدیل نور خورشید به الکتریسیته بیشتر خواهد بود.
سیلیکون کریستالی (c-Si) اساس سلول‌‌های PV سیلیکونی پلیکریستالی یا مولتی‌‌کریستالی و مونوکریستالی را تشکیل می‌‌دهد که در ادامه درباره آن‌ها بحث خواهیم کرد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی
مونو به معنای «تک» است. همان‌طور که از این نام پیداست، سلول‌‌های صفحه خورشیدی مونوکریستالی (Monocrystalline Solar Panels) از یک کریستال سیلیکونی خالص ساخته می‌‌شوند.
همچنین، این نوع صفحات، صفحه سیلیکونی تک‌‌کریستالی نامیده می‌‌شوند، زیرا فقط از یک کریستال برای ساخت آرایه استفاده می‌‌شود که خلوص صفحه خورشیدی (PV) و ظاهر یکنواخت در ماژول PV را فراهم می‌‌سازد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی (سلول‌‌های PV) به شکل گرد هستند و میله‌‌های کریستال سیلیکونی در سراسر ماژول PV، استوانه‌‌ای به نظر می‌‌رسند. بنابراین، تفاوت صفحه فتوولتائیکِ پلیکریستالی و مونوکریستالی این است که سلول‌‌های خورشیدی مونوکریستالی به صورت استوانه‌‌ای با لبه‌‌های گرد به نظر می‌‌آیند.
مزایا:
- بازده صفحات خورشیدی مونوکریستالی 15 تا 20 درصد است، در حالی که آخرین صفحات خورشیدی مونوکریستالی در آزمایشگاه‌‌ها 25 درصد بازدهی داشتند و بازده تأییدشده 21 درصد است. در ایالات متحده، بازده سری E20 تقریباً تا 20 درصد و سری X PV برق خورشیدی 21٫5 درصد است.
- PV مونوکریستالی به کمترین مقدار فضا نیاز دارد و مساحت کوچکی را روی بام اشغال می‌‌کند.
- طول عمر میانگین صفحات خورشیدی مونوکریستالی حدود 25 سال است، در حالی که سازنده‌‌های سایر صفحات فتوولتائیک 25 تا 30 سال عمر را برای آن‌ها پیش‌‌بینی می‌‌کنند.
- کارایی این صفحات در شرایط نوری یکسان، بهتر از صفحات پلیکریستالی است. علاوه بر این، صفحات خورشیدی مونوکریستالی تا چهار برابر مقدار انرژی الکتریکی بیشتری را در مقایسه با صفحات خورشیدی فیلم نازک تولید می‌‌کنند.
- به طور خلاصه، صفحات خورشیدی مونوکریستالی، پربازده‌‌ترین ماژول PV موجود، محبوب‌‌ترین فناوری در بازار و عموماً در دسترس هستند. همچنین، کمترین مساحت را روی بام اشغال می‌‌کنند و جابه‌جایی و استفاده از آن‌ها آسان است.
معایب:
- صفحات خورشیدی مونوکریستالی گران هستند. هزینه اولیه صفحات PV مونوکریستالی در مقایسه با ماژول‌‌های PV خورشیدی فیلم نازک یا صفحات خورشیدی پلیکریستالی بسیار بالاست.
- این نوع صفحات از یک کریستال سیلیکونی ساخته می‌‌شوند، بنابراین، اگر اندکی از مساحت صفحه خورشیدی با برف، خاک یا سایه پوشیده شود، ممکن است کل مدار PV را قطع کند.
- در این فناوری، مقدار زیادی از سیلیکون خالص هدر می‌‌رود. برای ساختن آرایه‌‌ها و ویفرهای سیلیکونی به شکل استوانه‌‌ای بزرگ (فرایندی به نام فرایند چوکرالسکی که برای تولید سیلیکون مونوکریستالی استفاده می‌‌شود)، چهار رأس سلول‌‌های PV ساخته شده از این استوانه‌‌ها بریده می‌‌شوند که منجر به اتلاف مقدار زیادی سیلیکون خالص خواهد شد.
- با افزایش دما، بازده این صفحات بیشتر می‌‌شود. به عبارت دیگر، در هوای گرم و هنگام تابش کامل آفتاب بهتر کار می‌‌کنند، اما اغلب، این نکته مورد توجه قرار نمی‌گیرد.
صفحات خورشیدی پلیکریستالی
«پلی» به معنی «چند» است. همان‌گونه که از نام آن پیداست، برای ساختن این سلول خورشیدی، چند کریستال سیلیکونی خالص مختلف با هم ترکیب می‌‌شوند. این سلول‌‌ها راست گوشه هستند و در مقایسه با صفحات خورشیدی مونوکریستالی، سیلیکون کمتری نیاز دارند که باعث می‌‌شود هزینه کمتری نیز داشته باشند.
همچنین، این نوع صفحات، صفحه سیلیکونی تک‌‌کریستالی نامیده می‌‌شوند، زیرا فقط از یک کریستال برای ساخت آرایه استفاده می‌‌شود که خلوص صفحه خورشیدی (PV) و ظاهر یکنواخت در ماژول PV را فراهم می‌‌سازد.
صفحات خورشیدی مونوکریستالی (سلول‌‌های PV) به شکل گرد هستند و میله‌‌های کریستال سیلیکونی در سراسر ماژول PV، استوانه‌‌ای به نظر می‌‌رسند. بنابراین، تفاوت صفحه فتوولتائیکِ پلیکریستالی و مونوکریستالی این است که سلول‌‌های خورشیدی مونوکریستالی به صورت استوانه‌‌ای با لبه‌‌های گرد به نظر می‌‌آیند.
مزایا:
- بازده صفحات خورشیدی مونوکریستالی 15 تا 20 درصد است، در حالی که آخرین صفحات خورشیدی مونوکریستالی در آزمایشگاه‌‌ها 25 درصد بازدهی داشتند و بازده تأییدشده 21 درصد است. در ایالات متحده، بازده سری E20 تقریباً تا 20 درصد و سری X PV برق خورشیدی 21٫5 درصد است.
- PV مونوکریستالی به کمترین مقدار فضا نیاز دارد و مساحت کوچکی را روی بام اشغال می‌‌کند.
- طول عمر میانگین صفحات خورشیدی مونوکریستالی حدود 25 سال است، در حالی که سازنده‌‌های سایر صفحات فتوولتائیک 25 تا 30 سال عمر را برای آن‌ها پیش‌‌بینی می‌‌کنند.
- کارایی این صفحات در شرایط نوری یکسان، بهتر از صفحات پلیکریستالی است. علاوه بر این، صفحات خورشیدی مونوکریستالی تا چهار برابر مقدار انرژی الکتریکی بیشتری را در مقایسه با صفحات خورشیدی فیلم نازک تولید می‌‌کنند.
- به طور خلاصه، صفحات خورشیدی مونوکریستالی، پربازده‌‌ترین ماژول PV موجود، محبوب‌‌ترین فناوری در بازار و عموماً در دسترس هستند. همچنین، کمترین مساحت را روی بام اشغال می‌‌کنند و جابه‌جایی و استفاده از آن‌ها آسان است.
معایب:
- صفحات خورشیدی مونوکریستالی گران هستند. هزینه اولیه صفحات PV مونوکریستالی در مقایسه با ماژول‌‌های PV خورشیدی فیلم نازک یا صفحات خورشیدی پلیکریستالی بسیار بالاست.
- این نوع صفحات از یک کریستال سیلیکونی ساخته می‌‌شوند، بنابراین، اگر اندکی از مساحت صفحه خورشیدی با برف، خاک یا سایه پوشیده شود، ممکن است کل مدار PV را قطع کند.
- در این فناوری، مقدار زیادی از سیلیکون خالص هدر می‌‌رود. برای ساختن آرایه‌‌ها و ویفرهای سیلیکونی به شکل استوانه‌‌ای بزرگ (فرایندی به نام فرایند چوکرالسکی که برای تولید سیلیکون مونوکریستالی استفاده می‌‌شود)، چهار رأس سلول‌‌های PV ساخته شده از این استوانه‌‌ها بریده می‌‌شوند که منجر به اتلاف مقدار زیادی سیلیکون خالص خواهد شد.
- با افزایش دما، بازده این صفحات بیشتر می‌‌شود. به عبارت دیگر، در هوای گرم و هنگام تابش کامل آفتاب بهتر کار می‌‌کنند، اما اغلب، این نکته مورد توجه قرار نمی‌گیرد.
