فتوولتاییک

از ویکی*پدیا، دانشنامهٔ آزاد
فتوولتاییک (به انگلیسی: Photovoltaics) یا به اختصارPV، یکی از انواع سامانه*های تولید برق از انرژی خورشیدی می*باشد. در این روش با بکارگیری سلول*های خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان*پذیر می*شود. سلول*های خورشیدی از نوع نیمه رسانا می*باشند که از سیلیسیوم یعنی دومین عنصر فراوان پوسته زمین ساخته می*شوند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتاییک می*تابد، بین دو الکترود منفی و مثبت اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آنها می*گردد. می*توان فتوولتایک را در دسته فناوری*های انرژی*های تجدید پذیر (نوشو) قرار داد.
Mafate Marla solar panel dsc00633.jpg
Solar Resource Map of Africa and Middle East
انرژی خورشیدی

مقدار انرژی تابشی خورشید بر روی کره زمین ۶۰۰۰ برابر کل مصرف انرژی*های سالیانه بر روی زمین است که این مطلب نشان دهنده اهمیت توجه به این منبع در تامین نیازهای روزمره بشر است. اگر تا به حال انرژی خورشیدی رقیبی جدی برای سوخت*های فسیلی محسوب نمی*شده است، به دلیل پایین بودن تاریخی قیمت سوخت*های فسیلی بوده است. اگر چه هنوز هم فناوری استفاده از انرژی خورشیدی به بلوغ خود نرسیده است، اما رسیدن به این تکامل نزدیک است. بسیاری از کشورهای جهان در تلاشند تا با جایگزینی انرژی خورشیدی در تولید حرارت و الکتریسیته حداکثر استفاده از این منبع انرژی را به دست آورده و زیان*های ناشی از مصرف سوخت*های فسیلی را کاهش دهند.
تاریخچه فتوولتاییک

عبارت فتوولتاییک "Photovoltaic" ترکیبی از کلمه یونانی "Photos" به معنی نور با "Volt" به معنای تولید الکتریسیته از نور است. کشف پدیده فتوولتاییک به فیزیکدان فرانسویEdmond Becquerel نسبت داده می*شود که در سال ۱۸۳۹ با چاپ مقاله*ای (Becquerel، ۱۸۳۹) تجربیات خود را با باتری*تر (Wet Cell) ارائه نمود. او مشاهده نمود که ولتاژ باتری وقتی که صفحات نقره*ای آن تحت تابش نور خورشید قرار می*گیرند، افزایش نمی*یابد.

اما اولین گزارش از پدیدهPV در یک ماده جامد در سال ۱۸۷۷ بود وقتیکه دو دانشمند کمبریجR.E. Day وW.G.Adams در مقاله*ای به انجمن سلطنتی تغییراتی که در خواص الکتریکی سلنیوم وقتی که تحت تابش نور قرار می*گیرد را، توضیح دادند (Adams and Day، ۱۸۷۷).

در سال ۱۸۸۳Charles Edgar Fritts که یک مهندس برق اهل نیویورک بود، یک سلول خورشیدی سلنیومی ساخت که از برخی جهات شبیه به سلـولهای خورشیـدی سیلیکونی امروزی بود. این سلول از یک ویفر نازک سلنیوم تشکیل شده بود که با یک توری از سیمهای خیلی نازک طلا و یک ورق حفاظتی از شیشه پوشانده شده بود. اما سلول ساخت او خیلی کم بازده بود. بازده یک سلول خورشیدی عبارت از درصدی از انرژی خورشیدی تابیده به سطح آن می*باشد که به انرژی الکتریکی تبدیل شده باشد. کمتر از ٪۱ انرژی خورشیدی تابیده شده به سطح این سلول ابتدایی به الکتریسیته تبدیل می*شد. با وجود این، سلول*های سلنیومی سرانجام در نورسنج*های عکاسی به طور وسیعی بکار گرفته شد.
سلول*های خورشیدی (فتوولتاییک)
یک سلول خورشیدی

عنصر اصلی فناوری فتوولتاییک، سلول خورشیدی است. سلول*های فتوولتاییک (PV) که عموم آن را با نام سلول*های خورشیدی می*شناسند، از مواد نیمه رسانای حالت جامد تشکیل شده*اند. سیلیکون، عمومی*ترین ماده نیمه رسانا است که به واسطهٔ فراوانی آن در سلول*هایPV مورد استفاده قرار می*گیرد. اگر چه سلیکون عنصر فراوانی است و درصد زیادی از پوسته زمین را تشکیل می*دهد، ولی سلول*های سیلیکونی به خاطر فرایند ساخت و خالص سازی سیلیکون، قیمت بالایی دارند.

سلو لهای فتوولتائیک با استفاده از اشعه خورشید و سلو لهای خورشیدی، و با ایجاد اختلاف فشار الکتریکی در نیمه هادی*هایی که بطور مناسب ساخته شده*اند الکتریسیته تولید می*شود. امروزه موثرترین و ارزان ترین سلو لهای خورشیدی ماده*ای به نام سیلیسم می*باشد. ماسه یکی از منابع مهم سیلیسم بوده که پس از پالایش آن کریستال*های سیلیسم بدست می*آید و پس از بریده شدن به صورت صفحه آماده می*شود. به عبارت دیگر سلول*های فتوولتائیک که گاه نام سلولهای خورشیدی نیز به آن اطلاق می*گردد از پولک*هایی ساخته می*شوند که نور را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می*کند. این پولک*ها همانند ترانزیستور معمولا از لایه*های نازک یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکان با مقادیر کمی افزودنی*های خاص به منظور ایجاد مازادی از الکترون در یک لایه و کمبودی از الکترون در لایه دیگر ساخته می*شوند. فوتون*های نور در یک لایه الکترو نهای آزاد را بوجود می*آورند و یک رشته هادی، الکترونها را قادر می*سازد که در یک مدار خارجی جریان یافته و به لایه*هایی که فاقد الکترون است دسترسی پیدا کنند. پنلهای فتوولتائیک از نیمه هادی*ها ساخته شده و با اتصال سیلیکونهای نوعP وN شکل می*گیرند. وقتی نور خورشید به یک سلول فتوولتائیک می*تابد، به الکترون*ها در آن انرژی بیشتری می*بخشد. با تابش نور خورشید الکترون*ها در نیمه هادی پلاریزه شده، الکترون*های منفی در سیلیکون نوعN و یون*های مثبت در سلیکون نوعP بوجود می*آیند. بدین ترتیب بین دوالکترود، اختلاف پتانسیل بروز کرده و این امر موجب جاری شدن جریان بین آن*ها می*شود. از آنجا که سلو لهایPV کوچک، شکننده بوده و تنها مقدار کمی برق تولید می*کنند آنها را به صورت مدول شکل می*دهند. مدو لها در اندازه*های متنوع عرضه می*گردند ولی برای سهولت جابجایی ابعاد آن*ها به ندرت از ۹۰ سانتیمتر عرض در ۱۵۰ سانتیمتر طول تجاوز می*کند. هنگامی که دو سلول با مدول در یک ردیف متصل می*گردند ولتاژ آ نها دو برابر می*شود و هنگامی که بصورت موازی به یکدیگر متصل می*شوند جریان برق آن دو برابر می*گردد.
اجزای سیستم فتوولتائیک

اجزا کلی یک سیستم فتوولتائیک عبارتند از: صفحه*ها (پانل*های) خورشیدی، باتری*های ذخیره، مبدل برق مستقیم به متناوب، دستگاه کنترل کننده، سازه فلزی یا ساختمانی، کابل*های ارتباط.[۱]
پانل*های خورشیدی

عبارتند از تعدادی ماجول که به هم متصل شده*اند و از اجتماع پانل*ها آرایه*ها به وجود می*آیند.[۲] آرایه*های فتوولتائیک به طور کلی به دو حالت سری یا موازی به هم متصل می*شوند. این آرایه*ها به حالت ثابت و یا ردیاب متحرک که بنابر فصل با زاویه تابش خورشید خود را تطبیق می*دهند، نصب می*شوند. ردیاب*ها بر دو نوع هستند، ردیاب*هایی که بر روی یک محور و یا بر روی دو محور دوران می*کنند و ردیاب*ها همواره پانل*های خورشیدی را در جهت تابش خورشید نگاه داشته بنابراین موجب افزایش راندمان خروجی پانل*ها تا ۲ برابر می*شوند.[۳]
باتری

بانک باتری معمولا ۱۲ ولتی بوده و تعدادی باتری را شامل می*شود و به صورت سری به هم متصل شده و ولتاژ مورد نیاز سیستم را تامین می*نماید. در سیستم*های منفصل از شبکه، انرژی ذخیره شده در باتری*ها، در هنگام شب و یا مواقع ضروری دیگر به کار گرفته می*شود. در سیستم*های پشتیبانی در مواقع قطع برق شبکه سراسری از باتری استفاده می*شود، سیستم*های متصل به شبکه نیازی به باتری ندارند.[۴]
مبدل

برق تولیدی توسط پانل*های خورشیدی به صورتDC بوده و با کمک مبدل*ها به برقAC تبدیل می*گردد. مبدل*ها در انواع و سایزهای مختلفی ساخته می*شوند و برخی از آنها بازده بسیاربالایی دارند.[۵]
دستگاه کنترل شارژ باتری

دستگاه کنترل شارژ باتری در سیستم*های فتوولتائیک منفصل از شبکه، به منظور جلوگیری از تخلیه کامل باتری*ها و یا شارژ بیش از حد باتری*ها به کار می*رود. کلیه سیستم*های استاندارد منفصل از شبکه خورشیدی خانگی دارای دستگاه کنترل شارژ باتری هستند.[۶]
سازه*های فلزی یا ساختمانی

از اجزاء اصلی سیستم*های فتوولتائیک بوده و نگهدارنده ماجول در جهت و زاویه خاص به سمت نور خورشید هستند. جنس سازه*های ساختمانی از فلز یا مواد مصنوعی مقاوم در برابر عواملی نظیر باد و بارندگی می*باشد. سازه*های ساختمانی متناسب با موقعیت استقرار سیستم*های فتوولتائیک طراحی و انتخاب می*گردند.[۷]
انواع سامانه*های فتوولتاییک

دو نوع اصلی از سامانه*های فتوولتائیک (PV)برای استفاده در ساختمان*ها وجود دارد: منفرد و متصل به شبکه. هنگامی که اتصال به شبکه برق ممکن نبوده و یا مورد دلخواه نباشد نیاز به یک سامانه منفرد می*باشد. در چنین مواردی برای تأمین برق به هنگام شب و یا در روزهای ابری و نیز هنگام نیاز به حداکثر مقدار برق نیاز به چند انباره می*باشد. اندازه آرایه هایPVطوری تنظیم می*شود که هم بارهای معمول روز هنگام و هم شارژ انباره*ها را مهار کنند. در یک سامانه متصل به شبکه، برای تغییر جریان مستقیم از آرایهPVبه جریان متناوب (AC)با ولتاژ مناسب شبکه نیاز به یک مبدل می*باشد. باید توجه داشت که در این حالت نیازی به انباره وجود ندارد و بدین ترتیب صرفه جویی قابل توجهی هم در هزینه و هم در نگهداری سامانه، ایجاد خواهد شد. در سامانه*های منفرد، الکتریسیته مازادی که در طول روز تولیده شده است برای استفاده در شب و یا روزهای تاریک و ابری در انباره*ها ذخیره می*گردد. از آنجا که قیمت مبدلها و سلولها و انباره گران می*باشد، یک سامانه ترکیبی (هیبریدی) که از نیروی باد استفاده می*کند اغلب مکمل ایده آل برای سامانهPV می*باشد چرا که نه تنها در طول شب باد می*وزد بلکه در هوای بد نیز معمولاً باد قابل توجهی وجود دارد. علاوه بر آن در زمستان، زمانی که انرژی خورشیدی کمی برای برداشت وجود دارد هوا معمولا باد خیزتر ازتابستان می*باشد. با این حال تمام مناطق برای استفاده از نیروی باد مناسب نیستند.
جهت گیری پنلهای فتوولتائیک

حداکثر جمع*آوری امواج تابشی خورشید زمانی اتفاق می*افتد که گردآور (کلکتور)، عمود بر پرتوهای تابش مستقیم باشد. از آنجا که خورشید هم به صورت روزانه و هم سالانه حرکت می*کند تنها یک گردآور لولایی دو محوری می*تواند میزان جذب را در طول سال به حداکثر برساند. با این حال گردآورهای لولایی تنها در اقلیم*های خشک که اکثرا دارای پرتوهای تابشی مستقیم می*باشند می*تواند برتری داشته باشد و حتی در آنجا نیز ۱۰ تا ۲۰ درصد امواج تابشی خورشید به صورت پخشی است. در اکثر اقلیم*های آفتابی و مرطوب، حدود یک دوم امواج تابشی خورشید مستقیم می*باشد در حالیکه در اقلیم*های ابری ۸۰٪ یا بیشتر از امواج تابشی، پخشی می*باشد. در صورت یکپارچگی با ساختمان نیز می*بایست جهتگیری و زاویه مناسبی را مورد توجه قرار داد. بهترین زوایه برای یک آرایهPVاساساً تابع زمانی از سال است که بیشترین مقدار برق در آن مورد نیاز می*باشد. اقلیم*های گرم بیشترین الکتریسیته را در طول تابستان و برای تهویه مطبوع نیاز دارند در حالیکه اقلیم*های سرد نیاز به حداکثر الکتریسیته در زمستان و برای پمپها و پنکه*های سامانه*های گرمایش و روشنایی دارند. معمولا جهت گیری مطلوب رو به جنوب می*باشد با این حال تا ۲۰ درجه به سمت شرق یا غرب از جهت جنوب افت بسیار ناچیزی در سامانه وجود دارد با این وجود مقدار بارهای روزانه می*تواند بر جهت گیری تاثیر گذارد.
فتوولتائیک یکپارچه ساختمان(Bipv)

فتوولتاییک(pv)امروزه می*تواند در ساختمانهای موجود و جدید استفاده شود. کاربرد آن در پوشش ساختمان بسیار متنوع بوده و راه*های جدیدی به سوی طراحان خلاق می*گشاید. با توجه با این که منبع تغذیه سلولهای فتوولتائیک نور خورشید می*باشد، لذا محل قرارگیری سلولها، جداره*هایی از ساختمان است که زمینه مناسبی برای تابش مستقیم نور خورشید دارا باشند. از این رو محل استفاده تایل*های فتوولتائیک، غالباً نماهای بیرونی و سطوح خارجی بام ساختمان می*باشد. سلول*های فتوولتائیک در شیشه*هایی به رنگهای مختلف ساخته می*شوند، به طوری که مهندسان معمار می*توانندآن*ها را علاوه برکارکرد اصلی، برای زیباسازی ساختمان*ها نیز به کارگیرند. این سلولها این قابلیت را دارند که بین۸۰٪تا ۹۰٪نور خورشید را از خود عبور دهند. این کیفیت باعث می*شود که پنجره*های مجهز به سلولهای خورشیدی بتوانند به خنک ماندن هوای داخل خانه در تابستان کمک کنند و علاوه بر زیبا نمودن نمای ساختمان، انرژی الکتریسیته مورد نیاز را تهیه کنند.
صفحات نمای ساختمان

نماها اکثریت سطح پوسته یک ساختمان را اشغال می*کنند. در حقیقت یک نما نخستین احساس بصری از ساختمان را به بینندگان خود انتقال می*دهد و معماران بنا نیز با استفاده از نما به بیان ایده*ها و ترجمه خواسته*های کارفرما با زبانی ویژه از شکل و رنگ می*پردازند. مدولهای استاندارد فتوولتائیک می*توانند به دیوار موجود ساختمان برای تامین نمایی موفق به لحاظ زیبا شناختی متصل گردند. این واحدها بدون نیاز به عایق به استراکچر متصل می*شوند که این عمل توسط زیرسازی شبکه*ای در مدولهای فتوولتائیک صورت می*گیرد، بنابراین سیستم*های فتوولتائیک می*توانند به عنوان بخش مهمی از عناصر نمای ساختمان مطرح شوند. چهره اصلی یک لایه فتوولتائیک به عنوان مصالح پوششی، شبیه یک شیشه رنگی است. لایه*های فتوولتائیک حفاظت طولانی مدت در برابر شرایط جوی را تامین و می*توانند در هر اندازه، شکل، طرح و رنگی، برش و تهیه شوند و حتی قسمتی از نور روز را نیز به داخل ساختمان برسانند. این عناصر ساختمانی می*توانند بعنوان صفحات ساده نما، عناصر چند عملکردی برای نماهای سرد و گرم، به عنوان سیستم سایه انداز یا بازشوعمل نمایند.
نماهای نیمه شفاف

ورقهای فتوولتائیک همانند پنجره*ها می*توانند کارکرد شفافیت و پشت نمایی خود را از دو طریق انجام دهند. سلول فتوولتائیک به تنهایی می*تواند بسیار ظریف و یا لیزری بوده و از این طریق ۲۰ تا ۵۰ درصد امکان دید فیلتر شده*ای را فراهم کند. مدولهای سیلیکون غیر بلوری نیمه شفاف، ویژه این کارکرد، تهیه می*شوند از سوی دیگر، سلول*های بلورین نیز در روشی مشابه می*تواند در عین ایجاد فیلتر دید، فضای داخلی را روشن سازند. حتی با اضافه نمودن لایه*هایی از شیشه به واحد اصلی از فتوولتائیک نیمه شفاف، عایق حرارتی و صوتی نیز برای نیازهای ویژه ساختمان تامین می*شود.[۸]
سیستم*های سایبان

در معماری امروز نیاز شدیدی برای سیستم*های سایه انداز در بازار ساختمان وجود دارد که منجر به استفاده وسیع از بازشوهای بزرگ و پرده*ها و یا سایبان*های دیگر می*گردد. در این میان فتوولتائیک*ها با اشکال مختلفی می*توانند به عنوان سایبان در بالای پنجره*ها و یا بخشی از سازه بام استفاده شوند، البته به شرطی که استفاده از این سایبانها منجر به تحمیل بار اضافی به سازه ساختمان نگردد. سیستم*های سایه انداز فتوولتائیک می*توانند به گونه*ای و در جهتی آرایش یابند که در آن واحد، هم برای تولید بیشترین انرژی و هم برای تامین درجات متغیری از سایه بکار روند.
مصالح بام

بام*ها برای فتوولتائیک*ها بسیار ایده آل می*باشند. چرا که معمولاً عوامل سایه ساز در پشت بام بسیار کمتر از سطح زمین است و معمولاً بام، سطح بدون استفاده وسیعی را بدین منظور در اختیار می*گذارد. یک بام شیبدار ایده آل برای فتوولتائیک*ها بامی است به سمت جنوب (در نیمکره شمالی) که زاویه*ای معادل عرض جغرافیایی±۱۵برای بهترین تولید انرژی داشته باشد. در این خصوص بامهای روبه جنوب شرقی و جنوب غربی نیز قابل قبولند. صفحات فتوولتائیک می*توانند بر پشت بام بناهای موجود نیز براحتی نصب گردند. یک روش زیبا برای استفاده از فتوولتائیک*ها در بام ساختمان، استفاده از تایلها یا توفال هایPVاست که امکان نصب راحت آنها را توسط یک پیمانکار بام نظیر تایلهای یا پوشالهای دیگر پشت بام میسر می*سازد. بامهای مسطح نیز مزایایی همچون دسترسی مناسب و نصب آسان دارند. روش کلاسیک در این خصوص، چیدمان و آرایش واحدهای فتوولتائیک بر روی زیر ساختهای شبکه*ای آن و سپس نصب آنها بر روی بام می*باشد. در این روش علاوه بر توجه ویژه در خصوص آرایش مدول*ها و نصب آنها که در بام شیبدار نیز صورت می*گیرد، می*بایست در مورد نیروی باد نیز تدابیر لازم اندیشیده شود. تجربیات و پیشرفت*های اخیر در این زمینه سبب سبکی، سهولت و سرعت استعمال این سیستم*ها گشته است. در حالت ایده آل سقف*های شیبدار بهترین گزینه برای نصب پانل*ها به شمار می*روند. سقف*های دندانه*ای از سقف*های مسطح بهتر هستند، چرا که قسمت*هایی از سقف که رو به شمال قرار کرفته*اند می*توانند جهت ورود نور به فضا مورد استفاده قرارگیرند. در حالی که سطح جنوبی دندانه*ها می*تواند محلی برای نصب فتوولتاییک*ها باشد. پوشش با فتوولتاییک در سطح جنوبی همچنین می*تواند با استفاده از پانل*های نیمه شفاف انجام پذیرد که هم موجب ورود نور به فضا شده و هم جریان الکتریسته تولید نماید. اگرپانل*ها همراه بدنه سقف طراحی شوند قطعاتی به شکل سفال خمیده و یا تایل می*توانند مورد استفاده قرار گیرند.
نورگیرها

ساختار نورگیرها معمولاً مزایای انتشار نور در ساختمان را با تامین سطحی باز برای نصب مدولهای فتوولتائیک نوام می*سازد. در این صورت عناصر فتوولتائیک می*بایست نور و الکتریسیته را همزمان تامین کنند. بطوریکه قطعات فتوولتائیک و سازه پشتیبان مورد استفاده برای این نوع کارکرد، مشابه نماهای نیمه شفاف هستند. این ساختار که می*تواند از بیرون نیز نمایان گردد، طبقات و راهروهایی زیبا و جذاب از نور پدید آورده و امکان طرح معماری مهیجی از نور و سایه فراهم می*سازد.[۹]
مزایای استفاده از سیستم*های فتوولتاییک

۱. فناوری فتوولتاییک بالغ، محکم و قابل اعتماد بوده، و هیچگونه اجزای متحرک نداشته و نیاز به نگهداری کمی دارد.
۲. به سوخت یا شبکه تأمین سوخت نیاز ندارد.
۳. نصب سیستم فتوولتاییک نسبتا آسان و سریع است، بخصوص سیستم*های متصل به شبکه.
۴. اجزاء مورد استفاده در سیستم*های فتوولتاییک طی استفاده*های طولانی مدت، قابلیت اطمینان خود را ثابت کرده*اند
۵. به اشعه ماوراء بنفش و آب و هوا مقاومند و تحمل دمای بالا را دارند.
۶. به صورت ماژولی هستند و سیستم*ها می*توانند در هر سایزی وجود داشته باشند.
۷. سیستم فتوولتاییک مستقل می*تواند توان را تقریباً در هر نقطه از سیاره زمین تأمین کند.
۸. سیستم فتوولتاییک تشعشعات گاز گلخانه*ای و دی اکسید کربن را کاهش می*دهد.
۹. سیستم فتوولتاییک عموماً آلودگی را کاهش می*دهد.
۱۰. سیستم فتوولتاییک به حفاظت از منابع کمیاب کمک می*کند.
۱۱. فتوولتاییک تقریباً در هر جایی، یک بازار به سرعت در حال رشد است که تجار تهای مختلف دیگر می*توانند خود را درگوشه*ای از آن جای دهند.
۱۲. عمر مفید بالایی دارد (بیش از ۲۰ سال)[۱۰]

معایب استفاده از سیستم*های فتوولتاییک

۱. هزینه تولید برق توسط سلول*های PV بیشتر از هزینه تولیدی برق ناشی از سوخت*های فسیلی می*باشد.
۲. برق تولیدی از انرژی خورشیدی غیرقابل اعتماد بوده و همواره در دسترس نمی*باشد و میزان تولیدات به شرایطی نظیر حالت وضعی خورشید، شرایط اتمسفر، ابری بودن و … بستگی دارد.
۳. هزینه*های اولیه نصب سیستم*های PV زیاد است.
۴. به منظور استفاده از انرژی خورشیدی در شب باید از باتری برای ذخیره*سازی انرژی استفاده گردد.
۵. برای مصارف زیاد الکتریسیته، نیاز به مساحت زیادی برای نصب سلول*های PV می*باشد[۱۱]
۶. کمبود نیروهای متخصص و کارآمد برای طراحی و نصب سیستم*هایPV[۱۲]

کاربردهای سلول*های فتوولتائیک

از جمله موارد کاربرد سلول*های فتوولتائیک عبارتند از: تأمین انرژی مورد نیاز حصارهای الکتریکی، تأمین روشنایی مناطق دور افتاده، سیستم*های مخابراتی از راه دور، پمپاژ کردن آب، سیستم*های تصفیه آب، تأمین برق مناطق روستایی، ماشین حساب، ساعت و اسباب*بازی*ها، سیستم*های اضطراری، یخچال*های نگهداری واکسن و خون برای مناطق دورافتاده، سیستم*های تهویه استخرها، ماهواره*ها و تجهیزات فضایی.[۱۳] به طور کلی کاربردهای سلول*های فتوولتائیک را می*توان به سه دسته طبقه*بندی نمود: ۱- کاربردهای متصل به شبکه ۲- کاربردهای منفصل از شبکه ۳- کاربردهای سیستم*های پشتیبانی
کاربردهای متصل به شبکه سیستم*های فتوولتائیک

طراحی سیستم*های فتوولتائیک متصل به شبکه، به گونه*ای است که هم*زمان و به طور متصل به شبکه برق سراسری عمل می*نمایند. یکی از اجزاء اصلی سیستم*های فتوولتائیک متصل به شبکه، مبدل*ها هستند که برقDC تولیدی توسط سلول*های خورشیدی را متناسب با ولتاژ و توان شبکه برق منطقه*ای بهAC تبدیل نموده و در هنگام عدم نیاز، به طور خودکار انتقال نیرو را قطع می*نماید. به طورکلی ارتباطی دو جانبه میان سلول*های فتوولتائیک و شبکه انتقال نیرو وجود دارد به نحوی که اگر برقDC تولیدی توسط سیستم*های فتوولتائیک بیش از نیاز سایت باشد، مازاد آن به شبکه برق سراسری تغذیه می*گردد و در هنگام شب و مواقعی که به دلایل اقلیمی، امکان استفاده از نور خورشید وجود ندارد، بار الکتریکی مورد نیاز سایت توسط شبکه برق سراسری تأمین می*گردد. همچنین در کاربردهای متصل به شبکه در صورتی که سیستم فتوولتائیک به دلایل تعمیراتی از مدار خارج گردد، برق مورد نیاز سایت از طریق شبکه برق سراسری تأمین خواهد شد.[۱۴]
کاربردهای منفصل از شبکه سیستم*های فتوولتائیک

طراحی سیستم*های منفصل از شبکه به گونه*ای است که مستقل از شبکه برق سراسری عمل نموده و غالباً جهت تولید بار الکتریکیDC و یاAC طراحی می*شوند. به منظور تولید برق توسط سیستم*های منفصل از شبکه، می توان ازتوربین*های بادی، ژنراتورها و یا از شبکه برق سراسری به عنوان نیروی کمکی استفاده نمود، به این گونه سیستم*ها، هیبرید فتوولتائیک گویند. در سیستم*های منفصل از شبکه به منظور ذخیره انرژی و بکارگیری آن در هنگام شب و یا مواردی که نور خورشید به اندازه کافی وجود ندارد از باتری استفاده می*گردد.[۱۵]
سیستم*های پشتیبانی

مهمترین کاربرد سیستم*های پشتیبانی فتوولتائیکی، در طی دوره قطع برق شبکه سراسری است. یک سیستم پشتیبانی فتوولتائیک کوچک تأمین کننده برق مورد نیاز تجهیزاتی همچون روشنایی، کامپیوتر، تلفن، رادیو، فاکس و … می*باشد و سیستم*های بزرگ*تر می*توانند برق مورد نیاز تجهیزاتی همچون یخچال را در زمان قطع برق تأمین نمایند.[۱۶][۱۷]
فناوری*های مختلف سلول*های خورشیدی

سیستم*های فتوولتاییک که در حال حاضر به صورت صنعتی تولید می*شوند، از نظر فناوری به دو دسته کلی سیلیکون کریستالی به عنوان فناوری نسل اول و فیلم-نازک به عنوان فناوری نسل دوم دسته*بندی می*گردد. سلول*های سیلیکون کریستالی به انواع مونوکریستالی، پلی*کریستالی و کریستال نواری تقسیم می*گردد. فناوری*های کلیدی و مهم فیلم-نازک را نیز می*توان شامل سیلیکون آمورف (a-Si)، میکروکریستالی، CIGS/CIS وCdTe دانست. نسل سوم سلول*های فتوولتاییک نیز که بیشتر در سطح آزمایشگاهی تولید می*شوند و مراکز پژوهشی در حال توسعه آن*ها می*باشند، به سلول*هایی اطلاق می*شود که توانایی عبور از حدShockley-Queisser را دارند یعنی دارای بازده نامی بالاتر از ۳۲٪ می*باشند. از انواع این سلول*ها می*توان به نانوسازه*های سیلیکونی، مبدل*هایUp/Down، سلول*هایHot Carrier و سلول*های ترموالکتریک یاHot Lattice اشاره کرد.
تولید سلول*های خورشیدی در جهان

بازار جهانی تولید سلول*هایPV با رشد چشمگیری در حال پیشرفت است. این رشد از سال ۲۰۰۳ در حدود ۵۰٪ در سال بوده است. در سال ۲۰۰۶ ظرفیت تولید سلول*های فتوولتاییک در سطح جهان به ۲٬۵۲۰ مگاوات رسید. در این سال سهم سلول*های فتووولتاییک کریستالی بیش از ۹۰٪ و سهم سلول*هایPV فیلم-نازک در حدود ۸٪ بوده است. با توجه به رشد سریعتر تولید سلول*هایPV فیلم-نازک (سالانه در حدود ۸۰٪) پیش بینی می*گردد تا سال ۲۰۱۰ رقم سهم این سلول*ها به ۲۵٪ تا ۳۰٪ برسد.

رقم تولید سلول*های فتوولتاییک در سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳٫۴ گیگاوات رسیده است. در این بین شرکت*های ژاپنی که با روند رو به کاهش سهم خود از تولید سلول*های فتوولتاییک در جهان مواجه هستند، در حدود ۲۶٪ بازار را در اختیار داشته*اند. شرکت*های چینی ولی با رشد خیره کننده از سهم ۲۰٪ در سال ۲۰۰۶ به ۳۵٪ در سال ۲۰۰۷ دست یافته*اند.
نصب سلول*های خورشیدی در جهان
فتوولتائیک نصب شده

ظرفیت نصب شده فتوولتاییک در جهان به سرعت در حال رشد است. این رقم در پایان سال ۲۰۱۱ به بیش از ۶۷٫۴ گیگاوات برابر با ۰٫۵٪ تقاضای جهانی انرژی برق رسیده است. از این مقدار، رقم ۲۷٫۷ گیگاوات به تنهایی در سال ۲۰۱۱ نصب شده است که رشدی ۶۷ درصدی را نسبت به سال ۲۰۱۰ نشان می*دهد. در این بین، کشور آلمان به تنهایی با در دست داشتن ۳۷٪ ظرفیت نصب شده جهان به رقم ۲۴٫۷ گیگاوات در پایان سال ۲۰۱۱ رسیده است.[۱۸]
سال میلادی ظرفیت نصب شده (گیگاوات)
۲۰۰۵۵٫۴
۲۰۰۶۷٫۰
۲۰۰۷۹٫۴
۲۰۰۸۱۵٫۷
۲۰۰۹۲۲٫۹
۲۰۱۰۳۹٫۷
۲۰۱۱۶۷٫۴


سونات