توسعه سامانه های خورشیدی فتوولتاییک به عنوان یکی از راه‎کارهای تامین برق در قالب توسعه پایدار و نوین در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، این سامانه ها در دوره کاری خود با توجه به قرارگیری در فضای باز، در معرض مجموعه ای از تنش های خارجی قرار می گیرند. تابش فرا بنفش، چرخه های نوسانی دما و رطوبت، بارش باران، برف و تگرگ، وزش باد، طوفان های گرد و غبار و شن و یا رسوب نمک می توانند به شدت بر بهره وری نیروگاه های فتوولتاییک و طول عمر این سامانه ها اثر بگذارند. شناخت دقیق از انواع خرابی‎های ممکن برای این سامانه ها می تواند مدیریت بهتر سامانه ها و بهره وری بالاتر آن ها را به دنبال داشته باشد. از این رو، در مطالعه حاضر، با روش تحلیل مفهومی به مرور پژوهش های پیشین در این زمینه پرداخته شده است تا انواع خرابی های گزارش شده و دلایل این خرابی ها و اجزای تحت تاثیر دسته بندی و تشریح شود. بررسی های انجام شده در این زمینه نشان داد که در میان مکانیسم های تخریب مربوط به آب و هوا و محیط، مکانیسم های تخریب کوپلیمر اتیلن وینیل استات، و روابط پایداری این ماده در پنل های خورشیدی مبتنی بر سیلیسیوم، مورد بررسی قرار گرفته اند. آثار ناشی از تخریب این پلیمر نیز مانند تغییر رنگ، لایه لایه شدن، تشکیل حباب، خوردگی و رابطه آن ها با ساختار پلیمری، خواص شیمیایی، مکانیکی، نوری و الکتریکی آن ها نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش برای محققان و تصمیم گیران حوزه سامانه های خورشیدی فتوولتاییک و بهره وری صنعت برق ارائه شده است.

در سال های اخیر استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر، به خصوص انرژی خورشیدی، به علت مزایای آن ها نسبت به سوخت های فسیلی افزایش چشمگیری داشته است. استفاده از سامانه های فتوولتاییک یکی از رایج ترین روش های برداشت انرژی خورشیدی به منظور تولید برق است. عملکرد این سامانه ها در تبدیل انرژی خورشیدی به برق، به شدت تابعی از شرایط محیطی همچون میزان تابش خورشیدی، دمای محیط، باد، رطوبت و سایر پارامترهای محیطی بوده لذا بررسی تغییر این پارامترها در طراحی و بررسی عملکرد سامانه های فتوولتاییک بسیار با اهمیت است. بسیاری از مناطقی که دارای پتانسیل تابشی بالایی جهت نصب پنل های فتوولتاییک می باشند، مناطقی با آب و هوای خشک هستند و پدیده گرد و غبار در این مناطق به شدت بر عملکرد پنل های فتوولتاییک تاثیر می گذارد. این معضل در اقلیم ایران، که به طور مکرر با طوفان های گرد و غبار و انتشار ریزگردها مواجه بوده، بسیار جدی تر است. اولین گام در حل این مشکل، آشنایی با نحوه نشست گرد و غبار بر سطح پنل های فتوولتاییک و پارامترهای موثر بر این فرایند است. از این رو مقاله حاضر به مرور جامع پژوهش های صورت گرفته در حوزه تاثیر گرد و غبار بر عملکرد و کارایی پنل های خورشیدی می پردازد. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان مرجع کاملی برای استفاده پژوهشگران، طراحان و مهندسانی که با سامانه های فتوولتاییک در مناطقی مانند خاورمیانه و به ویژه ایران، که با مشکل گرد و غبار دست و پنجه نرم می کنند، قرار گیرد.

بسیاری از مناطقی که پتانسیل تابشی بالایی برای نصب پنل های فتوولتاییک دارند، مناطقی با آب و هوای خشک هستند؛ پدیده گرد و غبار در این مناطق به شدت بر عملکرد پنل های فتوولتاییک تاثیر می گذارد. این معضل در اقلیم ایران، که به طور مکرر با طوفان های گرد و غبار و انتشار ریزگردها مواجه اند، بسیار جدی تر است. بر این اساس، آشنایی با روش های مختلف حذف گرد و غبار از سطح پنل های فتوولتاییک در چنین مناطقی بسیار حیاتی است. در مطالعه ی حاضر به مرور جامع پژوهش های صورت گرفته در حوزه ی تمیزکاری سطوح فتوولتاییک و حذف گرد و غبار نشسته بر این سطوح می پردازیم. از نتایج این پژوهش می توان به عنوان مرجعی کامل برای استفاده ی پژوهش گران، طراحان و مهندسانی که با سامانه های فتوولتاییک در مناطقی مانند خاورمیانه و به ویژه ایران، که با مشکل گرد و غبار دست و پنجه نرم می کنند، بهره جست.

امروزه با توجه به تقاضای روزافزون انرژی و مشکل های انرژی های تجدیدناپذیر، بهره گیری از انرژی های تجدیدپذیر روبه رشد است. در کشوری هم چون ایران با پتانسیل تابشی بالاتر از میانگین جهانی بهره گیری از انرژی خورشیدی در میان سایر انرژی های تجدیدپذیر در اولویت است. در مناطقی که درگیر پدیده گرد و غبار هستند، یکی از چالش های اساسی کاهش عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی در اثر تجمع گرد و غبار است. با مرور جامع پژوهش های مرتبط، مطالعه حاضر به دسته بندی ویژگی های گرد و غبار و نحوه اثرگذاری آن ها بر عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی پرداخته است. هم چنین منابع گرد و غبار کشور ایران و میزان فراوانی پدیده گرد و غبار در آن بررسی گردید. در این مطالعه مروری با بررسی پژوهش های انجام شده، نشان داده شد که ویژگی های فیزیکی و ترکیب شیمیایی متفاوت گرد و غبار منجر به ایجاد آثار متفاوتی در عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی می گردد. از این رو اثرپذیری عملکرد پنل های فتوولتاییک خورشیدی از خواص فیزیکی (رنگ، دما، نرخ نشست گرد و غبار، میزان چسبندگی، غلظت، میزان رطوبت، وزن مخصوص و شاخص پلاستیکی) و شیمیایی (اندازه، میزان بار، شکل، جنس و توزیع ذره ها) گرد و غبار مطالعه و دسته بندی گردید. پژوهش حاضر می تواند مرجعی جامع برای انجام پژوهش های تکمیلی در این زمینه با توجه به جنس گرد و غبار غالب در منطقه مدنظر قرار گیرد.

هدف این پژوهش بررسی امکان محرومیت زدایی به کمک تولید انرژی توسط پنل های فتولتاییک در محروم ترین روستاهای ایران است. در مرحله ی اول نقشه ی محرومیت و نقشه ی پتانسیل مناطق مختلف ایران از نظر میزان دریافت نور خورشید و نصب پنل های فتوولتاییک بررسی شد. 79 روستا با محرومیت بسیار زیاد و محرومیت زیاد شناسایی شدند. اکثر این مناطق در بخش جنوبی و جنوب شرقی واقع شده بودند که با توجه به تحقیقات گذشته و نقشه ی پتانسیل نصب فتولتاییک از دریافت تابش خوبی برخوردار بودند. بنابراین برای شناسایی دقیق تر این مناطق و اولویت بندی آن ها برای سیاست گذاری در بخش انرژی، مناطق گفته شده توسط الگوریتم بدون نظارت یادگیری ماشین کی-میانگین به چهار دسته تقسیم شدند و خصوصیات هر دسته از نظر میزان فقر و تولید انرژی محاسبه شد. طبق نتیجه ی خوشه بندی انجام شده، الویت ها و بهترین مناطق برای محرومیت زدایی با تولید انرژی و ایجاد کسب وکارهای مبتنی بر آن شناسایی شدند. همچنین درآمد هر روستا در دو حالت با استفاده از پنل های فتولتاییک 5 کیلووات برای هر خانوار (نصب بر روی بام) و ایجاد نیروگاه یک مگاواتی(که در زمین های بایر اطراف روستا ها مکان یابی شدند) با توجه به تعرفه های موجود محاسبه شد. با توجه به نتایج بدست آمده، اغلب روستاهای استان سیستان و بلوچستان در اولویت تولید انرژی با پنل های فتوولتاییک هستند. به عنوان مثال بخش بمپشت، با شاخص محرومیت 0. 540 و با تولید انرژی9. 37 مگاوات در سال از یک نیروگاه خورشیدی، بالاترین رتبه را بین روستاها جهت محرومیت زدایی توسط تولید انرژی از طریق پنل های فتولتائیک کسب کرده است.

هدف از پژوهش حاضر، تعیین راستای استقرار و شیب بهینه برای نصب پنل فتوولتاییک در شهرستان کاشان می باشد که برای این منظور با استفاده از موقعیت جغرافیایی منطقه، روابط و مدل فیزیکی Masters Gilbert تابش دریافتی خورشید بر سطح پنل، محاسبه شد، نتایج این پژوهش نشان میدهد که میزان تابش دریافتی بر سطح کلکتور در راستای جنوب و در شیب های مختلف، در 64 درصد از مواقع سال، بیشتر از تابش روی سطح پنل نصب شده در راستای جنوب شرق یا غرب با زاویه شیب های مختلف است. بیشترین میزان تابش در آزیموت رو به جنوب در شیب 30 و 40 درجه می باشد، آزیموت جنوب شرقی-غربی (30 درجه) تقریبا شبیه به آزیموت جنوب است و تنها درراستای جنوب شرقی-غربی، در فصل تابستان، شیب های نزدیک به قائم، تابش بیشتری نسبت به جنوب دریافت می کنند. میزان تابش دریافتی بر سطح پنل در راستای جنوب شرقی-غربی (آزیموت 60 درجه) در شیب های مختلف در 87 درصد از مواقع سال بیشتر از تابش روی سطح پنل نصب شده در راستای شرق یا غرب (آزیموت 90 درجه) با زاویه شیب های مختلف است. با مقایسه نتایج، مشخص می شود که راستای نصب پنل فتوولتاییک هر چه از جنوب به سمت شرق یا غرب تغییر کند، شدت تابش در روزهای سال کاهش بیشتری خواهد داشت، بیشترین بازده ی تولید انرژی فتوولتاییک در شهرستان کاشان در راستای رو به جنوب، و با زاویه نصب پنل فتوولتاییک 30 درجه نسبت به خط افق می باشد. همچنین مناسب ترین شیب برای نصب پنلها بین 30 تا 40 درجه، نسبت به سایر شیب ها به دست آمد.

پنل های فتوولتاییک از انرژی پاک و تجدیدپذیر خورشید برای تولید برق استفاده می کنند. سه عامل اصلی تاثیرگذار بر راندمان این سلول ها عبارت اند از: جنس سلول، شدت تابش اشعه خورشید و دمای عملیاتی پنل. افزایش دما در پنل منجر به کاهش بازدهی آن می شود. به طور میانگین با افزایش دمای عملیاتی پنل به ازای هر درجه سانتی گراد بیش از 25 درجه سیلسیوس، بازدهی پنل بین 0.3 تا 0.5 درصد کاهش می یابد. در این پژوهش برای اولین بار از ماده ی تغییر فاز پلی اتیلن گلیکول 1000 به عنوان کنترل کننده ی دمایی پنل های فتوولتاییک استفاده شده است. هدف این پروژه کنترل دمای یک پنل خورشیدی در حدود دمای بهینه به منظور افزایش راندمان تولید الکتریسیته است. آزمایشات در میزان تشعشع 800 W/m2 و در دو زاویه ی صفر و 15 درجه نسبت به سطح افق انجام شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که عملکرد ماده ی تغییر فاز در کاهش دمای عملیاتی پنل خورشیدی و درنتیجه در افزایش راندمان آن مثبت است، به طوری که دمای سلول کنترل شده با ماده ی تغییر فاز، به میزان 15oC کاهش یافته است؛ این امر بازدهی پنل را تا 8 درصد افزایش داده است. همچنین افزایش زاویه ی پنل نسبت به افق میزان کاهش دما را افزایش داده و در افزایش راندمان نقش موثری ایفا می کند. با توجه به نتایج به دست آمده می توان اذعان داشت که استفاده از مواد تغییر فاز یکی از روش های موثر برای کنترل دمای سلول های فتوولتاییک است.

اکثر مناطقی که دارای پتانسیل تابشی بالایی جهت توسعه پنل های فتوولتاییک می باشند، مناطقی خشک و بیابانی همچون خاورمیانه و شمال آفریقا هستند. در چنین مناطقی، پدیده گرد و غبار به شدت بر عمل کرد پنل های فتوولتاییک تاثیر می گذارد. مقاله حاضر با هدف بررسی فعالیت های گرد و غبار در ایران و نیز پارامترهای موثر بر نشست گرد و غبار بر سطح پنل های فتوولتاییک، به مرور جامع پژوهش های صورت گرفته در این حوزه پرداخته است. بررسی های انجام شده در این حوزه نشان داد که در سال های اخیر، تعدد و شدت فعالیت های گرد و غبار در ایران به صورت قابل توجهی افزایش یافته است. دلایل این افزایش و منشاهای اصلی فعالیت های گرد و غبار در ایران به تفضیل تشریح گردید. در ادامه، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ذره های گرد و غبار جمع آوری شده از سطح پنل ها در مناطق مختلف تشریح گردید. علاوه بر این با مرور پیشینه پژوهش، پارامترهای موثر در فرایند نشست گرد و غبار بر سطح پنل های فتوولتاییک دسته بندی گردید و نحوه تاثیر هر یک از این پارامترها به طور مفصل تشریح شد. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان مرجع کاملی برای استفاده پژوهش گران، طراحان و مهندسان در مناطقی که با مشکل گرد و غبار دست و پنجه نرم می کنند، قرار گیرد.