לוחות סולאריים: הדרך שלך לייצר אנרגיה ולהרוויח כסף

שיתוף ב facebook
שיתוף ב google
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
בכתבה זו אנו מזמינים אתכם להכיר לוחות סולאריים לעומק • סוגים רבים של תאים סולאריים נמצאים בשלבי פיתוח וצפויים לייעל את המשק הסולארי ולהוזילו בעתיד הנראה לעין • לוחות סולאריים עתידיים יורכבו מתאים סולאריים העשויים מחלבון תרד וצמחים אחרים, זולים לייצור • מה ההבדל בין קולטים פוטו וולטאיים לקולטים תרמו-סולאריים? • מהו הפוטנציאל הגלום בפיתוחם של תאים סולאריים חדשניים ומתקדמים? • אילו סוגים של לוחות סולאריים קיימים במשק כיום? כל המידע במאמר הבא
לוחות סולאריים

תוכן עניינים

בשנים האחרונות, קצב הפיתוח של לוחות סולאריים הפך מהיר מאי-פעם. פיתוחם של תאים סולאריים חדשים מפחית את עלויות הייצור של לוחות סולאריים, זאת לצד יתרונות נוספים כמו נזק סביבתי נמוך במהלך תהליך הייצור ויכולת ניצול אנרגיה גבוהה יותר.

קיים מידע רב באינטרנט על לוחות סולאריים, תאים סולאריים, מערכות סולארית וכו'. חלק מהמאמרים באינטרנט עשויים להיות מורכבים מדי לקריאה עבור האדם הממוצע שאין ברשותו ידע מדעי ורלוונטי בתחום.

בנוסף לכך, מאמרים רבים ברשת כוללים מושגים רבים שהגולש אינו יכול להבין מכיוון שאין ברשותו רקע מדעי רלוונטי בתחום. מאמר זה כתוב בשפה פשוטה ומתומצתת כך שיהיה מובן יותר גם לקהל הרחב – ובעברית.

מהם לוחות סולאריים?

לוחות סולאריים מורכבים מקולטים סולאריים. הקולטים הסולאריים למעשה מפיקים אנרגיה חשמלית על ידי קרינה אלקטרומגנטית מהשמש. הפיכת אנרגיה סולארית לחשמל מתבצעת באמצעות ניצול הקרינה האלקטרומגנטית שנמצאת באור השמש. לאחר מכן, הקרינה מהשמש מומרת לחשמל או לחום, בהתאם לסוג הקולטן. ישנם שני סוגים של קולטים סולאריים:

קולטים פוטו וולטאיים (Photovoltaic Cell)

טכנולוגיה מסוג זה מבוססת על לוחות סולאריים המורכבים מתאים רבים. לרוב התאים הסולאריים עשויים מסיליקון, אך עשויים גם להיות מחומרים אחרים נוספים. הדבר משתנה בהתאם לדגם. התאים הסולאריים מייצרים חשמל כאשר הם נחשפים לקרינת השמש. כך נוצרת תנועה חשמלית. ניתן לאגור את החשמל המופק מהפאנלים הסולאריים לשימוש במועד מאוחר יותר, לעשות בו שימוש מיידי או למכור את עודפי ייצור החשמל לחברת החשמל ולקבל על כך תשלום.

הכנסה פסיבית מלוחות סולאריים

ניתן ליהנות מהכנסה פאסיבית קבועה שעשויה להצטבר לאלפי שקלים בשנה, ואף עשרות אלפים. לוחות סולאריים פוטו וולטאיים לרוב משמשים בגגות של בניין לצריכה פרטית או מסחרית, אך לא רק. הם יכולים להיות בשימוש גם בשטחים פתוחים וחקלאיים ואף במאגרי מים.

קולטים תרמו-סולאריים

בשונה מקולטים פוטו וולטאיים, קולטים אלו אינם עושים שימוש בלוחות סולאריים, אלא בעדשות או מראות מעוקלות. קולטים תרמו סולאריים ממקדמים את קרני השמש והחום לעבר נקודה ספציפית, וכך תאים אלו יוצרים חום גבוה מאוד המרוכז בנקודה מסוימת.

החום המגיע מקרני השמש מחמם חומרים מסוימים הנמצאים בקולטן, וכך נוצר קיטור או לחץ רב שגורם להפקת חשמל. קולטים אלו משומשים בישראל בעיקר בדודי שמש הנמצאים במרבית משקי הבית בישראל.

כ-90% מהבתים בישראל מתקינים דודי שמש. דבר בא לידי ביטוי בחיסכון של כ-8% מסך צריכת החשמל בישראל.

סוגי תאים סולאריים

לוחות סולאריים, למעשה מורכבים מתאים סולאריים. ישנם סוגים רבים של תאים סולאריים. רובם נמצאים בשלבי פיתוח או שהשימוש בהם אינו רווח.

התאים הסולאריים הרווחים ביותר הינם: תאי סיליקון גבישים המשמשים ללוחות סולאריים (מסוג מונו-גבישי או פולי-גבישי) ולוחות סולאריים דקים (תאי סיליקון אמורפי, קדמיום טלוריד, תאים פוטו-וולטאיים אורגנים ותרכובת של נחושת, אינדיום, גליום וסלניד).

תאי סיליקון אמורפי

סיליקון אמורפי הוא החומר הלא-גבישי בצורת סיליקון המשומש לתאים סולאריים "רזים" יותר. לרוב תאים העשויים מחומר זה משמשים במערכות סולאריות דקות יותר וקלות משקל. תאי סיליקון אמורפי הינם בעלי יכולת ניצול אנרגיה נמוכה מהשמש. ייצור תאים אלו לא עושים שימוש במתכות כבדות ורעילות כמו עופרת או קדמיום. ולכן מערכות המבוססות על תאים אלו נחשבות לאחת מהטכנולוגיות הפוטו וולטאיות הידידותיות ביותר לסביבה.

תאים ביו-היברידיים

תאים ביו-היברידיים הינם תאים סולאריים המיוצרים על ידי שילוב של חומר אורגני עם שילוב של חומר לא אורגני. תאים אלו נוצרו על ידי חוקרים באוניברסיטת ואנדרבילט.

היתרון הבולט ביותר של תאים בא לידי ביטוי בכך שיכולת ניצול אנרגיה מהשמש הינה כמעט 100%. לשם השוואה, לוחות סולאריים אחרים שאינם מבוססים על תאים ביו-היברידיים מנצלים כ-40% מאנרגיית השמש בלבד.

עלות הייצור של תאים מסוג זה נמוכה משמעותית מכיוון שזול הרבה יותר "לחלץ" חלבון מתרד ומצמחים אחרים. זאת בהשוואה למערכות סולאריות אחרות הדורשות מתכות יקרות יותר בתהליך הייצור.

יש לקחת בחשבון שבתנאי שטח מסוימים היעילות של מערכת זו עשויה נמוכה בהרבה ממערכות אחרות. בנוסף לכך, מערכות סולאריות המבוססות על תאים ביו-היברידיים נוטות להתקלקל מהר למדי. אורך החיים הממוצע של מערכות סולאריות ביו-היברידיות הינו כמספר שבועות עד תשעה חודשים לכל היותר.

תאים מסוג פוטו וולטאיות של קדמיום טלוריד

זוהי הטכנולוגיה היחידה המשמשת ליצירת מערכות סולארית רזות שעלויות הייצור שלה נמוכות ממערכות סולאריות קונבנציונליות העשויות מגבישי סיליקון. מערכת המבוססת על תאים מסוג זה יש את פליטת הפחמן הנמוכה ביותר ושימוש מועט ביותר במים בהשוואה למערכות אחרות. החזר ההשקעה של מערכת העשויה מתאים אלו הינה המהירה ביותר בהשוואה למערכות אחרות. ניתן להחזיר את ההשקעה תוך שנה ואף פחות מכך.

תאים פוטו-וולטאיים מרוכזים

בניגוד למערכות פוטו-וולטאיות קונבנציונליות אחרות, מערכת זו עושה שימוש בעדשות ובמראות מעוקלות. מדובר כאן במערך של תאים סולאריים על עמוד. מערכת המבוססת על מערך תאים מסוג זה חייבת לקבל חשיפה רבה לשמש על מנת שתעבוד ביעילות. תאים אלו אינם יעילים במקומות חורפיים יותר ללא חשיפה גבוהה לקרני השמש.

תאים העשויים מתרכובת נחושת, אינדיום, גליום וסלניד

בדומה לתאי סיליקון אמורפי ואלו העשויים מקדמיום טלוריד, גם תאים סולאריים מסוג זה משמשים למערכות דקות ורזות יותר. אך תאים מסוג זה הינם עשויים מתרכובת של נחושת, אינדיום, גליום וסלניד.

תאי סיליקון גבישיים

טכנולוגיה זו פותחה במהלך שנות ה-50 ונכון להיום תאים אלו הינם הנפוצים ביותר בשימוש במערכות הסולאריות השונות. תאי סיליקון הינם מוליכים למחצה ומשומשים בלוחות סולאריים פוטו-וולטאיים. תאי סיליקון גבישיים עשויים לרוב מגבישי ממונו או פולי. תאי סיליקון מסוג מונו הינם בעלי יכולת ניצול אנרגיה גבוהה יותר מהשמש בהשוואה לתאי פולי.

סיליקון צף

סיליקון צף לרוב משומש במכשירי חשמל. בנוסף נעשה שימוש בסיליקון צף למערך של תאים סולאריים בלווינים עקב היעילות הגבוהה של הניצול מהשמש של הסיליקון השטוח.

תאי שמש רגישים לצבע

תאים מסוג זה משמשים לצורך יצירת לוחות סולאריים רזים יותר וקלי משקל. לתאים אלו יש יכולת ניצול גבוהה מאנרגיית השמש ולכן הינם שימושיים להתקנה בגגות עם שטח התקנה גדול.

תאים אלו עשויים מאלקטרוליט נוזלי מה שגורם לכך שהמערכת קופאת וחדלה מלעבוד בתנאי מזג אוויר קרים. בטמפרטורות גבוהות יותר ובתנאי חום המערכת עשויה להינזק.

בנוסף לכך, החומרים מהם מייצרים תאים סולאריים אלו הינם יקרים. תאים אלקטרוליטים כוללים תרכובות אורגניות נדיפות שחייבות להיאטם היטב כי הינם רעילים לאדם ומסוכנים לסביבה.

תאים היברידיים

תאים היברידיים סולאריים משלבים את היתרונות של המוליכים למחצה – האורגניים והבלתי אורגניים. על מנת שתאים אלו יהיו יכולים להיות בשימוש מסחרי ורחב, היעילות והעמידות של תאים אלו חייבת להשתפר.

רכז סולארי זוהר

רכז סולארי זוהר הינו מכשיר לריכוז קרינה, קרינה סולארית בפרט במטרה לייצר חשמל. מכשיר זה אוסף את הקרינה באזור רחב ומרכז אותה ביעד פלט קטן.

מיקרומורף

המילה המלאכותית מיקרומורף הינה למעשה שילוב בין המילים מיקרוקריסטלין ואמורפוס. טכנולוגיה זו משומשת בתאי סיליקון המבוססים על תאי צומת רב.

תאי סיליקון מונו גבישים

תאים סולאריים אלו הינם בעלי יכולת ניצול אנרגיית השמש הגבוהה ביותר. לתאים אלו יש יכולת ניצול אנרגיה של 26.7%, גבוהה מכל שאר הטכנולוגיות הפוטו וולטאיות המסחריות הקיימות בשוק.

לשם השוואה: פוליקריסטלין (22.3%) ומערכות סולאריות העושות שימוש בתאים רזים כמו: תאים העשויים מתרכובת של נחושת, אינדיום, גליום וסלניד (21.7), תאים מסוג פוטו וולטאיות של קדמיום טלוריד (21.0%) וסיליקון אמורפי (10.2). תאים אלו הינם יקרים ולכן משומשים בגגות בהם שטח ההתקנה מצומצם ומוגבל יותר.

תאי צומת רב

תאים סולאריים מסוג הינם בעלי יכולת ניצול גבוהה מאנרגיית השמש. עקב עלויות הייצור הגבוהות שלהם, עיקר השימוש בתאים אלו נעשה כתוספת למערכות סולאריות רזות העושות שימוש בסיליקון אמורפי.

תאים ננו-קריסטליים

תאים ננו-קריסטליים הינם תאים סולאריים המבוססים על מצע עם ציפוי ננו-קריסטלי. הננו-קריסטליים לרוב מבוססים על סיליקון ומתרכובת של נחושת, אינדיום, גלניום וסלניד. המצעים בדרך כלל עשויים מסיליקון או מוליכים אורגניים שונים.

תאים סולאריים אורגניים

תאים סולאריים אורגניים הינם סוג של תאים פוטו וולטאיים המשתמשים באלקטרוניקה אורגנית. טכנולוגיה אלקטרונית הינה טכנולוגיה העושה שימוש בפולימרים אורגניים מוליכים או מולקולות אורגניות קטנות.

תאים סולאריים פרובסקיטים

החומרים הנדרשים לייצור תאים מסוג זה הינם זולים ופשוטים לייצור. היעילות של תאים אלו עלתה משנת 2009 מ-3.8% ל-25.5% בשנת 2020. ובתאי טנדם מבוססי סיליקון, ל-29.15%. לטכנולוגיה זו יש פוטנציאל גדול עקב הייצור הזול של תאים מסוג זה ועלייה משמעותית ביעילות ניצול האנרגיה.

תאים פוטו-אלקטרוכימיים

תאים פוטו-אלקטרוכימיים הינם עדיין בשלבי פיתוח אך בעלי פוטנציאל גבוה. הייצור של תאים אלו נחשב ידידותי לסביבה, משאב מתחדש ובעל עלות נמוכה. למעשה, תאים אלו מבוססים על שילוב בין הטכנולוגיות הבאות: ייצור אנרגיה באמצעות תאים פוטו וולטאיים הרגישים לצבע ותאים פוטו-אלקטרוליטים (מכשיר).

תאים פלסמונים

תאים פלסמונים הינם סוג של תא סולארי (כולל תאים רזים, גבישי סיליקון, סיליקון אמורפי וסוגים אחרים של תאים). תאים אלו ממירים את אור השמש לחשמל סולארי בעזרת פלסמונים. האפקט הפוטו-וולטאי מתרחש בחומר אחר בתא.

תאים סיליקון פולי-גבישים

נכון להיום, רוב הלוחות הסולאריים בדרך כלל עשויים מתאי סיליקון פולי גבישים. יעילותם גבוהה משל לוחות סולאריים דקים ורזים יותר, אך נמוכה מזו של תאי סיליקון מונו-גבישים.

תא סולארי של נקודה קוונטית

תא מסוג זה הינו למעשה עיצוב של תאים סולאריים המשתמשים בנקודות קוונטיות כחומר פוטו-וולטאי סופג. טכנולוגיה זו עשויה להיות משומשת על מנת להחליף חומרים בתפזורת כמו סיליקון, תרכובת של נחושת, אינדיום, גלניום וסלניד וקדמיום טלוריד.

לוחות סולאריים – תמצית הדברים

בשורה התחתונה, לוחות סולאריים פוטו וולטאיים בדרך כלל מורכבים מתאים מסוג פולי-גבישים, תאים מונו-גבישים ותאים סולאריים רזים. לוחות סולאריים רזים עשויים להיות מורכבים ממספר סוגים שונים של תאים סולאריים, כשנעשה שימוש בעיקר בשלושה מהם (קדמיום טלוריד, סיליקון אמורפי ותרכובת של נחושת, אינדיום, גלניום וסלניד).

סוגים אחרים של תאים סולאריים הינם תרמו-קולטיים, למשל כמו: רכז סולארי זוהר ותאים מסוג פוטו וולטאיות מרוכזים. תאים אלו משמשים במערכות סולאריות כמו דודי שמש, בשונה ממערכות פוטו וולטאיות.

ישנם סוגים מסוימים של תאים סולאריים שעדיין נמצאים בשלבי פיתוח אך הפוטנציאל שלהם רב והם עלולים להיות משומשים בעתיד. פיתוח סוגים חדשים של תאים סולאריים עשוי להוריד באופן משמעותי את מחירם של הלוחות הסולאריים. וזאת בנוסף להתייעלות משמעותית של הלוחות הסולאריים ובפרט בכל הקשור לאנרגיות מתחדשות.

קבלו הצעת מחיר

מאמרים נוספים

מלאו את הפרטים וקבלו הצעת מחיר