منظور از پنل خورشیدی دوطرفه چیست؟
آیا می‌دانستید که پنل‌های خورشیدی معمولی فقط از یک طرف می‌توانند انرژی نور خورشید را تبدیل کنند؟ این یعنی تنها بخش رو به خورشید آن‌ها برای تولید برق فعال است. اما اگر به شما بگوییم که پنل خورشیدی دوطرفه (Bifacial) می‌توانند از هر دو طرف، یعنی هم از طرفی که رو به خورشید است و هم از طرف دیگر که نور خورشید از سطح زمین به آن می‌تابد، استفاده کنند، چه احساسی خواهید داشت؟
با این فناوری جدید، تبدیل انرژی در این پنل‌ها به طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد. بر اساس تحقیقات اخیر، این نوع پنل‌ها می‌توانند تا 15 تا 20 درصد بیشتر از پنل‌های یک‌طرفه انرژی تولید کنند. این افزایش تولید برق به خاطر طراحی خاص سلول‌های خورشیدی دوطرفه است که نور را از هر دو طرف خود جذب می‌کنند.
تفاوت مهم این نوع از پنل‌ها در ساختار پشتی آن می باشد. در پنل‌های معمولی، سطح پشتی معمولاً با یک لایه آلومینیومی بازتابنده پوشانده می‌شود، اما در پنل‌های دوطرفه از یک شبکه انگشتی (Finger Grid) استفاده می‌شود. این طراحی اجازه می‌دهد که نور خورشید از پشت پنل به سلول‌های خورشیدی برسد و انرژی بیشتری تولید شود.
در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا به‌طور کامل با پنل‌های خورشیدی دوطرفه آشنا شوید. در بخش‌های بعدی، جزئیات عملکرد این پنل‌ها، مزایا و نحوه استفاده آن‌ها را بررسی می‌کنیم.در انتهای مقاله، به‌صورت مقایسه‌ای تفاوت‌های مهم بین پنل‌های خورشیدی دوطرفه و یک‌طرفه را برایتان شرح خواهیم داد.
پنل خورشیدی دوطرفه چیست؟
پنل‌های خورشیدی قدیمی فقط از یک طرف خود می‌توانستند نور خورشید را جذب کنند. یعنی فقط سمت جلوی آن‌ها که رو به خورشید بود، انرژی را دریافت می‌کرد و نورهایی که از سمت پشت به پنل می‌خورد، هدر می‌رفتند.
پنل خورشیدی دوطرفه این مشکل را حل کرده‌اند. این پنل‌ها در هر دو طرف خود، سلول‌های خورشیدی دارند. یعنی هم از جلوی پنل و هم از پشت پنل می‌توانند نور را جذب کرده و به برق تبدیل کنند.
نوری که به پشت پنل می‌رسد معمولاً مستقیم از خورشید نمی‌آید، بلکه از روی زمین یا سطح‌هایی مثل سیمان سفید، شن روشن یا فلز بازتاب پیدا میکند و به پشت پنل می‌تابد. به این پدیده، “تابش بازتابی” گفته می‌شود.
مقدار نوری که از سطح‌های گوناگون بازتاب می‌شود، با عددی به نام “ضریب آلبدو” (Albedo) مشخص می‌شود. مثلاً زمین شنی روشن نور بیشتری بازتاب می‌دهد تا آسفالت تیره.
پس اگر پنل خورشیدی دوطرفه در جایی نصب شود که سطح زمین بازتاب خوبی داشته باشد (مثلاً سفید یا براق باشد)، پنل می‌تواند از پشت هم مقدار بیشتری نور جذب کند و در نتیجه برق بیشتری تولید کند.
نحوه نصب پنل خورشیدی دوطرفه
نصب پنل خورشیدی دوطرفه بسته به نوع آن با هم فرق دارد. اگر پنل دوطرفه قاب‌دار باشد، نصب آن آسان‌تر است چون بیشتر پایه‌ها و سازه‌های سنتی مخصوص همین نوع طراحی شده‌اند و هماهنگی بهتری با آن دارند. بسیاری از شرکت‌هایی که این پنل‌ها را تولید می‌کنند، پایه و سازه مخصوص خودشان را هم ارائه می‌دهند تا نصب راحت‌تر انجام شود و کسی دچار مشکل نشود.
اما اگر پنل خورشیدی دوطرفه بدون قاب باشد، باید دقت بیشتری در نصب آن داشت. این نوع پنل‌ها از شیشه ساخته شده‌اند و چون قاب ندارند، احتمال آسیب‌دیدگی شیشه بیشتر است. به همین دلیل در زمان نصب از محافظ‌های لاستیکی استفاده می‌شود تا شیشه‌ها ضربه نبینند. نصب پنل دو طرفه نیاز به احتیاط و دقت بیشتری دارد.
نکته مهم دیگر که باید حتما به آن دقت کنید این است که اگر پنل‌های خورشیدی دوطرفه روی سطحی با شیب مناسب نصب شوند، می‌توانند نور بیشتری از اطراف و همچنین نور بازتاب‌شده از سطح زمین دریافت کنند. این نکته باعث می‌شود که برق بیشتری تولید کنند و کارایی آن‌ها بالا برود.
مزایای پنل خورشیدی دوطرفه
پنل‌های خورشیدی دوطرفه، نسبت به پنل‌های معمولی که فقط از یک سمت نور می‌گیرند، مزایای زیادی دارند. اولین و مهم‌ترین مزیت این نوع پنل‌ها، تولید انرژی بیشتر است. چون از دو سمت نور خورشید را جذب می‌کنند، می‌توانند برق بیشتری تولید کنند. البته میزان تولید انرژی بیشتر به عواملی مثل نوع پنل، روش نصب و سطحی که زیر آن قرار دارد (مثلاً اگر سفید باشد یا خاصیت بازتاب نور داشته باشد) بستگی دارد. اما در هر صورت بازدهی کلی این پنل‌ها بیشتر از مدل‌های یک‌طرفه خواهد بود.
از نظر طراحی، پنل‌های دوطرفه طوری تولید شده‌اند که از هدر رفتن انرژی جلوگیری میکند. یعنی برق تولید شده در مسیر انتقال کمتر هدر می‌رود. این ویژگی سبب می‌شود عملکرد پنل‌ها پایدار تر و بهتر باشد.
جنس سلول‌های پنل خورشیدی دوطرفه معمولاً از نوع سیلیکون مونو کریستالی است. این نوع سیلیکون کیفیت بالایی دارد و نسبت به انواع دیگر، نور خورشید را بهتر جذب میکند و برق بیشتری تولید میکند. این ویژگی هم برای سطح جلویی و هم سطح پشتی پنل صدق میکند، بنابراین هر دو طرف به‌خوبی در تولید برق نقش دارند.
این پنل‌ها از نظر دوام و استحکام هم عالی هستند. معمولاً با دو لایه شیشه‌ی مقاوم ساخته می‌شوند که به آن‌ها شیشه سکوریت گفته می‌شود. این شیشه‌ها هم باعث جذب بهتر نور می‌شوند و هم از پنل در برابر آسیب‌هایی مثل باد، باران، گردوغبار یا ضربه محافظت می‌کنند. به همین دلیل، عمر این پنل‌ها بیشتر است و می‌توان آن‌ها را در مناطق با شرایط آب‌و‌هوایی سخت هم نصب کرد.
پنل خورشیدی دوطرفه چگونه کار می‌کنند؟
این سوال ممکن است به ذهن برسد که چگونه پنل خورشیدی دوطرفه توان بیشتری تولید می‌کنند. پاسخ به این سوال در فیزیک نهفته است. در واقع، ساختار این پنل‌ها اجازه می‌دهد تا انرژی خورشیدی را از دو سمت جمع‌آوری کنند. در ادامه به بررسی دقیق‌تر این موضوع می‌پردازیم.
در پنل‌های خورشیدی سنتی، معمولا پشت پنل‌ها یک ورقه کدر یا سیاه رنگ قرار دارد که نوری که از سلول‌های خورشیدی عبور میکند، به اطراف پراکنده می‌شود و در نتیجه بخشی از انرژی تلف می‌شود. این پنل‌ها تنها از یک سمت انرژی خورشیدی تولید می‌کنند که به همین دلیل به آن‌ها پنل‌های خورشیدی تک‌وجهی گفته می‌شود.
اما پنل خورشیدی دوطرفه دارای ویژگی‌های خاصی هستند. در این پنل‌ها، پشت پنل‌ها به جای مواد کدر، از ورقه‌های شفاف استفاده شده است. همچنین در پشت این پنل‌ها، سلول‌های خورشیدی نیز وجود دارند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که وقتی نور از سمت جلوی پنل وارد سلول‌های خورشیدی شود، فرآیند تبدیل نور به برق صورت گیرد.
نکته جالب این است که وقتی نور از جلوی سلول‌های خورشیدی عبور میکند و به سمت زمین می‌رود، چون پشت پنل‌ها شفاف است، نور به راحتی از آن عبور میکند و به سطح زیر پنل می‌رسد. این نور سپس به دلیل انعکاس از سطح زمین به پنل بازمی‌گردد. سلول‌های خورشیدی موجود در پشت پنل، این نور منعکس‌شده را جذب کرده و دوباره آن را برای تولید انرژی استفاده می‌کنند.
این نوع از پنل‌ها به ویژه در مناطقی که سطوحی با انعکاس بالا مانند برف وجود دارند، کارایی بهتری دارند. در این نوع از مناطق، بازتاب نور از سطح زمین باعث می‌شود که انرژی بیشتری از پنل‌های دوطرفه تولید شود.این دانش باعث افزایش بهره‌وری پنل‌های خورشیدی شده و کمک میکند تا بیشتر از انرژی خورشیدی استفاده شود.
پنل‌های خورشیدی دوطرفه چه تفاوتی با پنل‌های یک طرفه دارند؟
| موضوع | پنل خورشیدی دوطرفه | پنل خورشیدی یک‌طرفه |
| عملکرد | از هر دو طرف نور را جذب میکند؛ مناسب برای مکان‌هایی با تابش غیرمستقیم یا بازتابی | فقط از یک طرف نور خورشید را جذب میکند؛ مناسب برای تابش مستقیم نور |
| راندمان | راندمان بالاتر به دلیل جذب نور از دو طرف | راندمان پایین‌تر به دلیل جذب نور از یک طرف |
| هزینه | هزینه بالاتر به دلیل طراحی پیچیده‌تر و مواد بیشتر | هزینه کمتر به دلیل ساختار ساده‌تر |
| نصب و نگهداری | نیاز به نصب دقیق‌تر برای استفاده بهتر از نور دو طرف | نصب و نگهداری آسان‌تر |
| کاربرد | مناسب برای مناطقی با تابش از جهات مختلف یا انعکاس زیاد (مثلاً کنار دریا یا مناطق برفی) | مناسب برای مکان‌هایی با تابش مستقیم و فضای محدود |
| طول عمر | معمولاً دارای عمر طولانی‌تر و کیفیت ساخت بهتر | معمولاً عمر کوتاه‌تر نسبت به پنل‌های دوطرفه |
بررسی انواع پنل‌های خورشیدی یک طرفه و دو طرفه
پنل‌های خورشیدی یک طرفه
پنل‌های خورشیدی یک طرفه، مانند ماژول‌های مونو کریستال PERC، نسبت به ماژول‌های مولتی کریستالین عملکرد بهتری دارند. این به دلیل داشتن ضریب دمایی بهتر و عملکرد بالاتر در تابش‌های کم است. در واقع، ماژول‌های مونو کریستال PERC تا ۳% نسبت به ماژول‌های مولتی کریستالین عملکرد بهتری دارند. این نوع پنل‌ها معمولاً برای پروژه‌های خورشیدی کوچک و متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دلیل عملکرد بهتر در شرایط نوری کم، محبوبیت زیادی دارند.
پنل‌های خورشیدی دو طرفه
همان طور که در مطلب بالا گفتیم پنل خورشیدی دوطرفه عملکرد بهتری نسبت به پنل‌های یک طرفه دارند.ماژول‌های دو طرفه مونو کریستال N-Type حدود ۷۶% عملکرد بیشتری نسبت به ماژول‌های دو طرفه مونو کریستال PERC دارند. این تفاوت عمدتاً به دلیل طراحی خاص ماژول N-Type است که بدون فریم است و از آنجایی که فریم در ماژول‌های PERC سایه‌ای روی بخش پشتی پنل می‌افکند، عملکرد آن‌ها کاهش می‌یابد.
در روزهای ابری یا زمانی که نور خورشید به طور پراکنده به زمین می‌تابد، ماژول‌های دو طرفه عملکرد بهتری دارند. این ویژگی باعث می‌شود که این پنل‌ها در مناطق با آب و هوای ابری یا ناپایدار کارایی بیشتری داشته باشند.
تاثیرات اقتصادی ماژول‌های دو طرفه
استفاده از ماژول‌های دو طرفه از نظر اقتصادی بسیار به‌صرفه است. پیمانکاران می‌توانند با استفاده از این پنل‌ها، در همان فضای موجود برق بیشتری تولید کنند. این یعنی نیازی به افزایش تعداد پنل‌ها یا تغییر در طراحی سیستم نیست و همین باعث می‌شود سرمایه‌گذاری اولیه سریع‌تر بازگردد.
علاوه بر این، ماژول‌های دو طرفه حتی با تعداد کمتری ترکر یا اینورتر، می‌توانند برق بیشتری نسبت به پنل‌های یک طرفه تولید کنند. همچنین، این پنل‌ها معمولاً ضمانت‌نامه ۳۰ ساله دارند که نسبت به پنل‌های معمولی با ضمانت‌نامه ۲۵ ساله، عمر بیشتری دارند.
ضریب عملکرد ماژول‌ها
ضریب عملکرد یعنی اینکه یک پنل خورشیدی چقدر خوب کار میکند و برق تولید میکند. بررسی‌ها نشان داده که همه ماژول‌ها عملکردی بالای ۸۰ درصد دارند. حتی پنل‌های دو طرفه، گاهی بیشتر از مقدار پیش‌بینی‌شده برق تولید می‌کنند و ضریب عملکردشان بالای ۱۰۰ درصد می‌رود. یعنی این پنل‌ها خیلی خوب و حتی بهتر از انتظار برق تولید می‌کنند.
نتیجه‌گیری
در نهایت، پنل خورشیدی دوطرفه به دلیل عملکرد بالاتر در شرایط مختلف نوری، هزینه‌های کمتر نصب و بازگشت سریع‌تر سرمایه به عنوان گزینه‌ای اقتصادی و کارآمد برای سیستم‌های خورشیدی شناخته می‌شوند. استفاده از این پنل‌ها نه تنها باعث افزایش تولید انرژی می‌شود، بلکه در طول عمر پروژه منجر به کاهش هزینه‌های تولید انرژی (LCOE) نیز خواهد شد.
اگر به دنبال پنل‌های خورشیدی با عملکرد بالا هستید، انتخاب پنل خورشیدی دوطرفه می‌تواند گزینه مناسبی باشد.