הפאנל הסולארי

מערכת סולארית הופכת את קרינת השמש לאנרגיה חשמלית (פוטו-וולטאית). המרכיב העיקרי של כל מערכת סולארית הוא התאים הפוטו-וולטאים. תאים פוטו-וולטאים, הקרואים גם תאי שמש או תאים סולארים בנויים מחומרים מוליכים למחצה. החומרים המוליכים למחצה הם חומרים אשר איכות ההולכה שלהם מושפעת מהקרנה של אור עליהם. רוב התאים הסולארים מיוצרים מסיליקון (צורן)– חומר המצוי בשפע, אינו מתכלה וכרייתו אינה פוגעת בסביבה. 

סיליקון (צורן) גבישי - הטכנולוגיה הנפוצה ביותר והוותיקה ביותר לייצור תא סולארי היא באמצעות סיליקון גבישי. יש שני סוגים של שימוש בסיליקון גבישי: חומר גבישי טהור – סיליקון חד גבישי (monocrystalline) וסיליקון רב גבישי (polycrystalline). הסיליקון הגבישי יעיל יותר מהרב גבישי אך עלותו בתהליך יקרה. תהליך הייצור של התאים מסיליקון גבישי יקר יחסית עקב עלויות החומר ושיטת הפקתו, אך הטכנולוגיה וותיקה ומוכרת, וחשוב יותר – הנצילות גבוהה (בין 14-17 אחוזים לסיליקון גבישי ו 13-15 אחוזים לסיליקון רב גבישי).

הנצילות - היא היכולת לנצל בצורה מרבית את אנרגיית השמש להפקת חשמל, ערכה נמדד באחוזים. לדוגמא, אם לפנל סולארי יש 10% נצילות, אז 1000 וואט למטר מרובע שמספקת קרינת השמש יהפכו רק ל 100 וואט של אנרגיה חשמלית שניתן להשתמש בה, וזאת ממטר מרובע של פנל סולארי. פנלים סולארים, או בשמם המקצועי מודולים: פנל סולארי הוא הרכבה של תאים סולארים ליחידה אחת. התאים הסולארים מחוברים בטור ביניהם בקבוצה (חיבור בטור מגדיל את המתח). חיבור של מספר שרשראות במקביל יוצר את הפנל הסולארי (חיבור במקביל מגדיל את הזרם).

התאים בפנל מצופים בחומר הגנה, ממוסגרים במסגרת אלומיניום ומכוסים בזכוכית שקופה. הפנל הסולארי נבנה כך שיהיה פעיל ויעיל במשך עשרות שנים. הפנל עמיד בפני גשם, רוח וברד. אחריות על הביצועים ניתנת לתקופה של 25 שנה. הפנלים הסולארים הם הרכיב העיקרי והיקר של כל מערכת סולארית.

יעילות (ניצולת) המערכת - השמש מספקת לנו בממוצע כ 1 קילוואט (1000 וואט) למטר מרובע. נניח שיש לנו מערכת עם נצילות של 10%, אזי שכל מטר מרובע במערכת יספק לנו 100 וואט. על כן, כדי לייצר 1 קילוואט יש צורך בכ- 10 מטרים רבועים. מערכת כזו מתוארת כמערכת עם הספק של 1 קילוואט מותקן. קילוואט מותקן (או קילוואט לפיק=שיא, KWP) מייצג את ההספק החשמלי של המערכת בתנאים אידיאלים של אור ישיר (תנאי מעבדה). לכאורה היינו אמורים לקבל ממערכת כזו 8760 קוט"ש בחישוב שנתי (1 קילוואט שמוכפל ב 24 שעות שמוכפל ב 365 ימים בשנה), אלא שהתנאים האמיתיים שונים מתנאי המעבדה. בעולם האמיתי יש לילה, עננות, אובך וחורף שמורידים את ההספק ולכן יש למדוד את הצריכה לפי שעות השמש הישירה ביום ממוצע בישראל (פחות מ 6) ולעשות חישוב שנתי שיתחשב גם בהבדלים בין הקיץ לחורף. על כן, מערכת כפי שתיארנו תספק כ 1600 קוט"ש (קילוואט לשעה) בשנה ומכאן שנתוני מערכת סולארית הניתנים ע"י החברות המייצרות, ו/או ע"י מוסדות אקדמאים הם הממוצע השנתי. מערכות עם מתקני עקיבה אחר תנועת השמש עשויות להגיע ל 2150 קוט"ש.