توسط : پنل‌های خورشیدی دوطرفه به‌عنوان راهکاری پیشرفته و کارآمد در صنعت فتوولتائیک شناخته می‌شوند. برخلاف پنل‌های سنتی یک‌طرفه که تنها از سطح جلویی نور خورشید را جذب می‌کنند، پنل‌های دوطرفه قادرند از هر دو سمت خود انرژی خورشیدی را دریافت کرده و به برق تبدیل کنند. این ویژگی، به‌ویژه در محیط‌هایی با بازتاب نوری مناسب، موجب افزایش قابل‌توجه تولید انرژی می‌شود. در این مقاله از کلین‌پست، مقایسه‌ای اقتصادی میان دو نوع پنل خورشیدی یک‌طرفه و دوطرفه ارائه می‌دهیم.
مقایسه پنل خورشیدی دوطرفه با یک‌طرفه: طراحی و ساختار
طراحی و ساخت پنل‌های خورشیدی از عوامل کلیدی در تعیین عملکرد و بازدهی آن‌ها به شمار می‌آید. پنل‌های خورشیدی یک‌طرفه با یک لایه از سلول‌های فتوولتاییک ساخته می‌شوند که نور خورشید را به برق تبدیل می‌کنند. این سلول‌ها معمولاً از کریستال سیلیکون تهیه می‌شوند که پرکاربردترین ماده در ساخت پنل‌های خورشیدی است. این پنل‌ها معمولاً دارای قاب آلومینیومی یا فولادی هستند و برای محافظت در برابر عوامل محیطی، با لایه‌ای از شیشه سکوریت پوشانده می‌شوند.
در مقابل، قادر است از هر دو سمت سلول خورشیدی برق تولید کند. برخلاف پنل‌های خورشیدی یک‌طرفه که یک سطح فتوولتاییک دارند، پنل‌های دوطرفه یا بای‌فیس (Bifacial) در هر دو سمت جلو و پشت خود دارای سلول‌های فتوولتائیک‌اند و می‌توانند نور خورشید تابیده‌شده به هر دو سمت را به برق تبدیل کنند.
این ویژگی به آن‌ها امکان می‌دهد نور خورشید را از دو جهت دریافت کرده و در نتیجه، بازدهی و تولید انرژی بیشتری داشته باشند؛ به‌ویژه در محیط‌هایی با سطوح بازتابنده مانند برف، آب یا زمین‌های با رنگ روشن، این مزیت به‌شکل محسوسی افزایش می‌یابد.
ساختار پنل‌های خورشیدی دوطرفه پیچیده‌تر از پنل‌های یک‌طرفه است، چرا که به مواد و لایه‌های بیشتری نیاز دارند. لایه بازتابنده در پشت این پنل‌ها از موادی با بازتابندگی بالا مانند آلومینیوم، نقره یا مس ساخته می‌شود تا بیشترین میزان نور خورشید را به‌سمت سلول‌های فتوولتائیک بازتاب دهد.
بک‌شیت یا صفحه پشتی پنل‌های دوطرفه نیز از موادی با خاصیت بازتاب بالا، مانند پلی‌استر سفید، تهیه می‌شود تا بازتاب نور خورشید را تقویت کند. همچنین، این نوع پنل‌ها به فریمی مقاوم‌تر نیاز دارند تا وزن اضافی ناشی از لایه‌های بیشتر را تحمل کرده و تهویه مناسبی برای سلول‌ها فراهم کنند.
مقایسه بازده انرژی در پنل خورشیدی یک‌طرفه و دوطرفه
بازده انرژی یکی از عوامل تعیین‌کننده در انتخاب میان پنل‌های خورشیدی دوطرفه و یک‌طرفه است. پنل‌های دوطرفه عموماً بازده بالاتری دارند، زیرا به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که نور خورشید را از هر دو سمت جذب کنند و به‌این‌ترتیب، میزان تولید انرژی را افزایش دهند. همین ویژگی موجب افزایش تولید انرژی می‌شود.
این مزیت به‌ویژه در مناطقی با میزان بالای نور پراکنده، مانند روزهای ابری یا مه‌آلود، بسیار قابل توجه است. براساس برخی مطالعات، پنل‌های دوطرفه می‌توانند در شرایط خاص تا ۳۵ درصد انرژی بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه تولید کنند.
نکته: میزان نور منعکس‌شده بستگی به سطح زمینی دارد که این پنل‌ها روی آن قرار می‌گیرند. برای مثال، اگر سطح زمین روشن باشد، نور بیشتر بازتاب یافته و درنتیجه، راندمان نیز افزایش می‌یابد. اما اگر سطح تیره باشد (مانند آسفالت)، نور بازتابی کمتر بوده و برق کمتری تولید می‌شود.
عامل دیگری که می‌تواند بر بازده پنل‌های خورشیدی تأثیر بگذارد، دمای سلول‌هاست. زمانی که سلول‌های خورشیدی بیش‌ازحد گرم می‌شوند، بازده آن‌ها کاهش می‌یابد و در نتیجه، میزان تولید انرژی نیز کم می‌شود. پنل‌های خورشیدی دوطرفه به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که انتقال حرارت و تهویه را بهتر انجام دهند؛ این ویژگی به حفظ بازده پنل حتی در محیط‌های با دمای بالا کمک می‌کند.
مقایسه هزینه و نصب
هزینه پنل‌های خورشیدی از عوامل مهم در انتخاب بین پنل‌های دوطرفه و یک‌طرفه به شمار می‌آید. به‌دلیل طراحی پیچیده‌تر و استفاده از مواد اضافی، پنل‌های خورشیدی دوطرفه معمولاً قیمت بالاتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه دارند. لایه بازتابنده و بک‌شیت در پشت پنل‌های دوطرفه نیازمند فرایندهای تولید اضافی هستند که هزینه ساخت را افزایش می‌دهد. بااین‌حال، افزایش تولید انرژی و بازده بالاتر این پنل‌ها می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های کلی در طول عمر سیستم شود، زیرا می‌توان انرژی بیشتری با تعداد پنل کمتر تولید کرد.
نیازهای نصب پنل‌های خورشیدی دوطرفه و یک‌طرفه نیز ممکن است متفاوت باشد. پنل‌های دوطرفه معمولاً ضخیم‌تر و سنگین‌تر از پنل‌های یک‌طرفه هستند که این امر نصب آن‌ها را دشوارتر می‌کند. وزن و ضخامت بیشتر این پنل‌ها ممکن است به تجهیزات اضافی نیاز داشته باشد که هزینه نصب را افزایش می‌دهد.
معمولاً پنل‌های خورشیدی دوطرفه روی سیستم‌های نصب مخصوص مانند پایه‌های زمینی دوطرفه نصب می‌شوند، چرا که در این شرایط بخش پشتی پنل می‌تواند نور بازتاب‌شده بیشتری را جذب کند و انرژی بیشتری تولید شود. هرچه زاویه شیب ماژول‌های دوطرفه بیشتر باشد، توان تولیدی آن‌ها نیز افزایش می‌یابد
از سوی دیگر، پنل‌های خورشیدی یک‌طرفه عموماً نازک‌تر و سبک‌تر از پنل‌های دوطرفه هستند که نصب آن‌ها را آسان‌تر می‌کند. بااین‌حال، برای تولید مقدار انرژی برابر با تعداد کمتری پنل دوطرفه، ممکن است به تعداد بیشتری پنل یک‌طرفه نیاز باشد که این موضوع می‌تواند هزینه کلی نصب را افزایش دهد.
فضای نصب پنل‌های خورشیدی یک طرفه و دوطرفه
پنل‌های یک‌طرفه تنها از سمت جلویی خود نور خورشید را جذب می‌کنند، بنابراین برای عملکرد بهینه باید به‌گونه‌ای نصب شوند که نور مستقیم خورشید با کمترین زاویه تابش، به سطح جلویی پنل برسد. این پنل‌ها قابلیت نصب روی انواع سقف‌ها (مسطح یا شیب‌دار)، دیوارها و سازه‌های ساده را دارند و به دلیل طراحی سبک‌تر، نیاز به سازه پشتیبان پیچیده یا فضای باز زیاد ندارند. همچنین فاصله‌گذاری بین پنل‌ها می‌تواند کمتر باشد، زیرا از پشت آن‌ها نوری جذب نمی‌شود و سایه‌زنی متقابل اهمیتی ندارد.
در مقابل، پنل‌های دوطرفه برای بهره‌برداری کامل از توان خود به فضای باز و بازتابنده نیاز دارند تا نور بازتاب‌شده از زمین یا محیط اطراف به‌سمت پشت پنل برگشته و جذب شود. به همین دلیل، این پنل‌ها بهتر است در فضاهای وسیع مانند زمین‌های باز یا سقف‌های صنعتی نصب شوند. همچنین، برای جلوگیری از سایه‌اندازی و فراهم‌کردن امکان جذب نور از پشت، باید با فاصله بیشتری از سطح زمین و از یکدیگر نصب شوند که این امر نیازمند طراحی سازه‌ای پیشرفته‌تر و فضای نصب بیشتری است.
با هر مترمربع زمین چقدر برق می‌توان تولید کرد؟ | کسب درآمد با نصب پنل خورشیدی
مقایسه نگهداری و دوام ماژول‌های یک‌طرفه و دو طرفه
نگهداری و دوام از عوامل مهم در انتخاب بین پنل‌های خورشیدی دوطرفه و یک‌طرفه هستند. هر دو نوع پنل به مراقبت و نگهداری منظم برای حفظ عملکرد بهینه و تولید حداکثری انرژی نیاز دارند.
پنل‌های خورشیدی دوطرفه به‌دلیل طراحی پیچیده‌تر ممکن است نیاز به نگهداری بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه داشته باشند. پشت این پنل‌ها شامل لایه بازتابنده و بک‌شیتی است که برای حفظ بازدهی نیازمند تمیزکاری منظم است.
همچنین، در پنل‌های دوطرفه که بک‌شیت‌های پلاستیکی دارند، پرتوهای فرابنفش، اکسیژن و رطوبت ممکن است موجب تخریب تدریجی بک‌شیت شده، سطح آن‌ها را سفیدک‌زده کرده و حتی باعث ترک‌خوردگی آن‌ها شوند که این امر می‌تواند بر عملکرد و طول عمر پنل تأثیر بگذارد.
از سوی دیگر، پنل‌های خورشیدی یک‌طرفه به‌دلیل طراحی ساده‌تر معمولاً نگهداری آسان‌تری دارند. این پنل‌ها نیازی به تمیزکاری پشت پنل ندارند و کمتر در معرض فرسودگی و تخریب ناشی از زمان قرار می‌گیرند.
راهنمای جامع تمیز کردن و نگهداری از پنل‌های خورشیدی
دوام نیز از عوامل مهم در انتخاب بین پنل‌های دوطرفه و یک‌طرفه است. هر دو نوع پنل به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر شرایط جوی سخت مقاومت داشته و عمر طولانی داشته باشند. بااین‌حال، پنل‌های دوطرفه ممکن است به‌دلیل طراحی ضخیم‌تر و مقاوم‌تر دوام بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه داشته باشند. لایه اضافی در پشت پنل‌های دوطرفه می‌تواند محافظت بیشتری در برابر عوامل محیطی مانند باد و تگرگ فراهم کند و بدین ترتیب طول عمر و دوام آن‌ها را افزایش دهد.
مقایسه اقتصادی پنل‌های خورشیدی یک طرفه و دوطرفه
در ارزیابی اقتصادی پنل‌های خورشیدی، یکی از مهم‌ترین شاخص‌ها، هزینه به‌ازای هر وات توان خروجی واقعی است. اگر پنل‌های دوطرفه در محیط‌هایی با بازتاب نوری مناسب (مانند سطوح روشن، برف، شن سفید، یا سقف‌های بتنی روشن) و با زاویه و ارتفاع مناسب نصب شوند، می‌توانند بین ۵ تا ۳۰ درصد انرژی بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه تولید کنند. این افزایش تولید معمولاً فراتر از افزایش قیمت اولیه این نوع پنل‌هاست. درنتیجه، هزینه تمام‌شده به‌ازای هر وات توان تولیدی کاهش یافته و بهره‌وری اقتصادی بالاتری حاصل می‌شود.
اما در شرایطی که پشت پنل نور کافی دریافت نکند – مانند نصب در فضاهای محدود، سایه‌دار یا روی پشت‌بام‌هایی با سطح تیره – مزیت عملکردی پنل‌های دوطرفه کاهش می‌یابد. در چنین مواردی، استفاده از پنل‌های یک‌طرفه به‌دلیل قیمت کمتر و ساختار ساده‌تر، گزینه اقتصادی‌تری خواهد بود.
همچنین در مطالعه‌ای، محققان پیشنهاد داده‌اند که پنل‌های خورشیدی دوطرفه در ترکیب با فناوری ردیاب خورشیدی تک‌محوره، تقریباً در هر نقطه‌ای از جهان به‌صرفه‌ترین گزینه به شمار می‌روند. در عرض‌های جغرافیایی نزدیک به قطب‌ها نیز استفاده از ردیاب‌های دو‌محوره که مسیر خورشید را با دقت بیشتری دنبال می‌کنند، گزینه‌ای مطلوب‌تر محسوب می‌شود.
خلاصه؛ پنل‌های دوطرفه و یک‌طرفه چه تفاوتی دارند؟
پنل‌های خورشیدی دوطرفه در شرایط مناسب نصب، عملکرد به‌مراتب بهتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه دارند و می‌توانند تا ۳۰ درصد تولید برق بیشتری داشته باشند. با وجود هزینه اولیه بالاتر، بازدهی بیشتر، عمر طولانی‌تر و مقاومت بهتر این پنل‌ها در برابر شرایط محیطی، آن‌ها را به گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای پروژه‌های بلندمدت و محیط‌های خاص مانند مناطق گرم، مرطوب یا بازتابنده تبدیل کرده است.
نگهداری و دوام از عوامل مهم در انتخاب بین پنل‌های خورشیدی دوطرفه و یک‌طرفه محسوب می‌شوند. پنل‌های دوطرفه به‌دلیل طراحی پیچیده‌تر ممکن است نیازمند نگهداری بیشتری باشند، اما به‌دلیل ساختار ضخیم‌تر و مقاوم‌تر، دوام بیشتری نیز دارند. در مقابل، پنل‌های یک‌طرفه معمولاً آسان‌تر نگهداری می‌شوند و کمتر دچار فرسودگی می‌گردند، اما بیشتر در معرض سایه‌افتادن قرار دارند. انتخاب بین این دو نوع پنل نهایتاً بستگی به نیازها و شرایط خاص پروژه، همچنین بودجه و منابع در دسترس خواهد داشت.
سؤالات متداول
پنل دوطرفه نیاز به نگهداری بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه دارد، زیرا سطح پشتی می‌تواند گردوغبار، آلودگی یا برف را به خود جذب کند که در نتیجه، توانایی جذب نور بازتابی کاهش می‌یابد. همچنین این پنل‌ها به دلیل داشتن شیشه در هر دو طرف، شکننده‌تر از نمونه‌های یک‌طرفه هستند و در برابر آسیب‌های ناشی از حمل‌ونقل، نصب یا شرایط آب‌وهوایی شدید مانند طوفان‌های تگرگی آسیب‌پذیرترند.
اگرچه پنل‌های خورشیدی دوطرفه بیشترین کارایی را در نیروگاه‌های خورشیدی و سیستم‌های تجاری دارند، اما در صورت فراهم بودن شرایط مناسب، می‌توان آن‌ها را در خانه‌ها نیز به‌کار گرفت. این پنل‌ها قابلیت نصب روی پشت‌بام را دارند، اما نه در حالتی که به‌طور کاملاً چسبیده به سطح نصب شوند. پنل‌های دوطرفه برای بهره‌گیری از نور بازتاب‌شده نیاز دارند که با فاصله و زاویه‌ای مناسب نسبت به سطح نصب شوند تا نور خورشید هم از جلو و هم از پشت جذب شود.
برای افزایش بازده پنل‌های خورشیدی دوطرفه، توصیه می‌شود از مواد با رنگ روشن یا سطوح بازتابنده در زیر آرایه پنل استفاده شود. این کار باعث می‌شود نور بیشتری به پشت پنل بازتاب شود و توان خروجی افزایش یابد. مطالعات نشان داده‌اند که نصب پنل‌ها روی زمین‌هایی با پوشش گیاهی مانند چمن، می‌تواند حدود ۱۰ درصد به تولید انرژی اضافه کند. استفاده از مصالحی مانند شن سفید، بتن رنگ روشن یا پوشش‌های بازتابنده می‌تواند بازده پشت پنل‌ها را به‌طور چشم‌گیری افزایش دهد.
میزان تابش کلی که به پنل می‌رسد با افزایش زاویه شیب تا ۹۰ درجه افزایش می‌یابد؛ اما مطالعات نشان می‌دهند که بیشینه تولید توان در زاویه حدود ۳۰ درجه حاصل می‌شود. دلیل این موضوع ایجاد تعادل بین تابش مستقیم روی سطح جلویی پنل و نور بازتاب‌شده به سطح پشتی است. در واقع، زاویه ۳۰ درجه بهترین ترکیب از دریافت تابش از هر دو طرف را فراهم می‌کند و برای اغلب شرایط جغرافیایی، گزینه‌ای بهینه برای نصب پنل‌های دوطرفه به شمار می‌رود.
