پنل خورشیدی اولین جزء تشکیل دهنده سیستم های تولید برق خورشیدی هستند . با استفاده از پنل می توانیم فتون ها نور خورشید را دریافت کرده و الکترون تولید کنیم . این پنل ها از کنار هم قرار گرفتن تعدادی سلول خورشیدی سیلیکونی تشکیل می شوند . زمانی که فتون های نور به سطح سلول سیلیکونی برخورد می کنند الکترون ها در سطح ویفر نازک سیلیکونی جاری می شوند . که می توان با قرار دادن هادی هایی انها را جمع اوری کرد . هر سلول خورشیدی در حدود نیم ولت (5/0 ولت ) برق (در حالت بی باری ) تولید می کند . پس در نتیجه با احتساب افت ولتاژ بوجود امده در صورت باردار شدن پنل برای ساخت یک پنل با خروجی ولتاژ تحت بار 12 ولت باید 36 عدد سلول خورشیدی را بصورت سری به هم متصل کرد . خروجی در حالت بی باری این 36 سلول خورشیدی در حدود 18 ولت است . اگر ما پنلی با 24 ولت خروجی تحت بار نیاز داشتیم باید 72 عدد سلول را با یکدیگر سری کنیم تا بتوانیم به این عدد برسیم یا می توانیم دو عدد پنل 12 ولت را با یکدیگر سری کنیم (هر پنل 36 عدد سلول دارد و در مجموع 72 عدد ) .

    نکته : بار به معنی مصرف کننده است .

با موازی کردن پنل ها ولتاژ ثابت می ماند و جریان خروجی پنل ها افزایش پیدا می کند و در نتیجه توان خروجی نیز زیاد می شود و همانطور که گفته شد با سری کردن پنل ها می توان ولتاژ خروجی را افزایش داد ( 24ولت ، 36 ولت و 000) و جریان را ثابت نگه داشت . افزایش ولتاژ در پنل ها باعث کاهش جریان و در نتیجه کوچک شدن قطر کابل خروجی از پنل ها به سمت شارژ کنترلر و سپس باتری ها می شود که این امر خود باعث کمتر کردن هزینه کابل ها می شود .

پس در کل سری و موازی کردن پنل ها تاثیری بر روی توان تولیدی سیستم ندارد ولی باعث تغییر تلفات و سایز کابل ها می شود .

    نکته :

بازده پنل خورشیدی را معمولاً به درصد بیان می کنند مثلاً بر روی کاتالوگ پنل نوشته شده بازده 17% یعنی این پنل در تابش مستقیم نور خورشید ( که 1000 وات بر متر مربع در نظر می گیرند ) حدود 170 وات توان تولید می کند . در ضمن تا حدودی می توان گفت تفاوت عمده انواع پنل ها در میزان بازده انهاست .

انواع پنل های خورشیدی :

پنل های مونو کریستال (Monocrystalline) :

این پنل ها از سلول های مونو کریستال ساخته شده اند . سلول های مونو کریستال هم همانطور که از پیشوند اسمش پیداست از یک کریستال سیلیس برای ساخت سلول استفاده می کنیم . قطعات سیلیکونی بزرگ را به قطعات کوچک تر برش می دهیم که به انها ویفر یا دیسک می گوییم .اندازه این ویفرها معمولاً 0.2 تا 0.4 میلیمتر است که در ساخت سلول استفاده می شود . اگر تعدادی از این سلول ها مونو کریستال را کنار هم قرار دهیم و هادی ها را بین انها قرار دهیم یک پنل مونو کریستال ساخته می شود . سلول های مونوکریستال بدلیل ساختار یکپارچه و یک تکه از اندازه کوچکتر و همچنین راندمان بالاتری (بین 15 تا 20 درصد ) نسبت به سلول های پلی کریستال (بین 12 تا 16 درصد ) بهره مند می شوند . ولی قیمت انها نسبتاً بیشتر از پلی کریستال هاست .

از این سلول در مکان هایی که محدودیت فضا دارند استفاده می شود .

انواع پنل خورشیدی

پنل های پلی کریستال (polycrystalline) :

این پنل ها از سلول ها پلی کریستال ساخته می شوند . سلول های پلی کریستال همانطور که از پیشوند اسمش معلوم است از تجمع چندین کریستال سیلیس در یک سلول ساخته می شوند بر عکس مونو کریستال ها که از یک کریستال سیلیس ساخته می شوند . همانطور که گفته شد تفاوت کاربردی اینها با مونوکریستال ها در اندازه ، راندمان و قیمت انهاست . البته برای در مناطق خیلی گرمسیر شاید استفاده از پنلهای پلی کریستال مناسب تر باشد چون سطح آنها روشنتر است و حرارت کمتری را از انرژی خورشید جذب می کنند. به همین دلیل میزان افزایش مقاومت الکتریکی سیستم در اثر گرمتر شدن نیز کمتر بوده در نتیجه افت توان نیز کمتر می باشد . بازده این پنل ها بین 13 تا 16 درصد می باشد .

بیش از 95 درصد پنل های استفاده شده در ایران از این نوع می باشند زیرا قیمت و کارایی نسبتاً خوبی داند .

سلول خورشیدی فیلم نازک ((Thin-Film Solar Cell (TFSC):

این سلول ها که سلول فتوولتائیک فیلم نازک نیز نامیده می‌شود، نسل دوم سلولهای خورشیدی است که از قرار دادن یک یا چند لایه یا پوشش نازک (TF) از مواد فتوولتائیک مانند سیلیکون بر روی لایه‌ای از شیشه، پلاستیک یا فلز درست می‌شود . به دلیل امکان تولید انبوه قیمت این سلول ها بسیار ارزان است ولی راندمان انها بسیار پایین است (بین 7 تا 13 درصد ). بنابراین مساحت زیادتری نسبت به سلول های پلی کریستال یا مونوکریستال برای تامین یک توان مشخص نیاز دارد .

سلول خورشیدی

افتادن سایه بر روی پنل خورشیدی :

زمانی که می خواهید محل قرار گرفتن پنل خورشیدی را انتخاب کنید باید به این نکته توجه داشته باشید که زمان حداکثری نور خورشید ( معمولاً 9 صبح تا 4 بعد از ظهر ) نباید سایه ای بر روی پنل بیافتد زیرا راندمان پنل را کاهش می دهد یا حتی ممکن است به پنل اسیب برساند . اکثر شرکت ها برای جلوگیری از این مشکل در هنگام ساخت پنل ها از تعدادی دیود استفاده می کنند که خود این دیودها توان را کاهش می دهند .

در اثر افتادن سایه بر روی پنل در زمانی که سایه از روی پنل خارج یا وارد می شود میزان نور در لبه ی بین سایه و نور بیشتر می شود و این بعلت شکست نور است که به ان اثر لبه می گوییم .این میزان نور بیشتر شده باعث تولید زیاد الکتریسیته برای یک لحظه می شود که می تواند به سیستم اسیب برساند البته با استفاده از شارژ کنترلر می تواند جلوی اسیب دیدن سیستم را بگیرد . 
ملاحضات دما و باد در پنل ها :

همانطور که قبلا بحث شد شما باید پنل را در مکانی نصب کنید که بیشترین تابش نور خورشید را داشته باشد تا بیشترین توان را جذب کنید ولی این کار یک مشکل دارد و ان هم تولید گرما است . بدلیل اینکه هر چقدر دما بیشتر شود کارایی پنل خورشیدی کمتر می شود . پس باید در طراحی نصب پنل های خورشیدی حفره هایی را برای گردش هوا تعبیه کرد (در صورت استفاده از چند پنل ) . مساله دیگر که با قرار دادن حفره هایی دربین پنل ها تا حدود رفع می شود مقاومت در برابر باد است. زیرا در بادهای شدید امکان اسیب رسیدن به پنل وجود دارد. قرار دادن حفره در پنل ها فقط برای زمانی است که ما خودمان می خواهیم یک پنل بسازیم چون بیشتر شرکت های سازنده پنل، بدلیل بزرگتر شدن پنل و مسائل دیگر حفره ای در پنل قرار نمی دهند.

انواع روش های نصب پنل های خورشیدی :

پنل های ثابت :

این روش ارزان ترین روش نصب پنل خورشیدی است . در این روش پنل خورشیدی را در بهترین حالت نصب می کنیم . بهترین حالت در نیمکره شمالی معمولاً بطرف جنوب است البته جنوب جغرافیایی نه جنوب مغناطیسی
البته این اعدادی که در قسمت شیب نصب پنل خورشیدی وجود دارد برای دقت زیاد است و تا حدودی صرفاً برای دانستن شماست و در عمل استفاده نمی شود چون با تغییر چند زاویه تغییرات زیادی در توان خروجی شاهد نیستیم پس در حالت کلی زاویه نصب پنل های خورشیدی ثابت 30 درجه در نظر می گیریم .

پنل های متغییر :

این پنل ها همانطور که از اسمشان مشخص است زاویه انها نسبت به خورشید بسته به فصول سال تغییر می کند . میانگین بازده این پنل هایی که به این روش نصب می شوند در حدود 20% بیشتر از پنل های مکان ثابت است .

پنل های دنبال کننده خورشید :

این نوع پنل ها خورشید را در طول روز دنبال می کنند تا بیشترین تابش خورشید را جذب کنند . دنبال کننده های یک جهته خورشید ، فقط از شرق به غرب حرکت می کنند . ولی دنبال کننده های دو جهته خورشید ، علاوه بر تغییرات از شرق به غرب در فصول متفاوت سال هم تغییرات شمالی و جنوبی دارند .

باید این را اذعان کرد که پنل های دنبال کننده خورشید بیشترین بازده را دارند بازده این پنل ها در حدود 15 تا 30 درصد است بیشتر می شود . ولی با توجه به هزینه نصب این نوع پنل ها برای مصارف خانگی و صنعتی توجیه اقتصادی ندارد . زیرا برای بیشتر کردن 15 تا 30 درصد توان می توان از تعداد بیشتر پنل های ثابت استفاده کرد که هزینه این کار حدود 60 درصد ارزانتر تمام می شود . این پنل ها معمولاً در مکان هایی که محدودیت هایی فضایی ، وزنی و … وجود دارد مانند فضاپیماها نصب می شود .