به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم های محرک، الکتریسیته تولید می کند پدیده فوتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده کند سیستم فوتوولتائیک گویند سیستم های فوتوولتائیک یکی از پرمصرف ترین کاربرد انرژی نو می باشند و تاکنون سیستم های گوناگونی با ظرفیت های مختلف (۵/۰ وات تا چندین مگاوات) در سراسر جهان نصب و راه اندازی شده است و با توجه به قابلیت اطمینان و عملکرد این سیستم ها هر روزه بر تعداد متقاضیان آن افزوده می شود.

از سری و موازی کردن سلول های آفتابی می توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست یافت. امروزه این گونه سلول ها عموما از ماده سیلسیم تهیه می شود و سیلیسیم مورد نیاز از شن و ماسه تهیه می شود که در مناطق کویری کشور به فراوانی یافت می شود. سیستم های فوتوولتائیک را می توان به طور کلی به سه بخش اصلی تقسیم نمود که به طور خلاصه به توضیح آن می پردازیم.

● پنل های خورشیدی

این بخش درواقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسط مکانیکی می باشد لازم به ذکر است ولتاژ خروجی از این پنل ها DC می باشد.

● تولید توان مطلوب یا بخش کنترل

این بخش در واقع کلیه مشخصات سیستم کنترل کرده و توان ورودی پنل ها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کنده به بار یا باطری تزریق یا کنترل می کند. لازم به ذکر است که در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی محلی تغییر می کند.

● مصرف کننده یا بار الکتریکی

با توجه به خروجی DC پنل های فتوولتائیک مصرف کننده می تواند دو نوع DC یا AC باشد. همچنین با آرایش های مختلف پنل های فتوولتائیک می توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توان های مختلف تامین نمود.

● کاربرد سیستمهای فتوولتائیک درتولید برق خورشیدی

در حال حاضر بیش از ۴۵ % انرژی خورشیدی دنیا درکشور ژاپن تولیدمی شود، اروپا با%۲۵ رتبه دوم وایالت متحده آمریکا با ۱۹ %رتبه سوم رابه خوداختصاص داده است .در خصوص بازار عرضه سلولهای خورشیدی از نوع سیلیکونی کریستالی می توان گفت که این سلولها ۸۸ % از بازار را بخود اختصاص داده اند و با وجود آنکه جذب کننده نسبتاً ضعیفی بوده و برای کارآیی مناسب نیازمند ضخامت زیادی در حد چند میکرون می باشند ولی این نوع سلولها از گذشته تاکنون در اغلب سیستم ها جذب کننده نور خورشید بکار گرفته می شوند و با کارآیی ۱۱ الی ۱۶ درصدی کاربرد وسیع وگسترده در تکنولوژی میکرو الکترونیک دارند.

هرسلول خورشیدی از این نوع حدود۵/۰ولت برق تولید می کند بعنوان مثال دریک سیستم خورشیدی از نوع MA۳۶/۴۵؛۳۶ سلول خورشیدی بصورت سری با توان تولیدی۴۵ وات نیروی برق بهم متصل می باشند .عمر کاری صفحات خورشیدی ۲۵سال است .

بطور کلی کاربرد سیستمهای انرژیهای تجدید پذیر بویژه سیستم فتوولتائیک از نظراقتصادی مستلزم سرمایه گذاری بالا می باشد .معمولاً کاربرد این گونه سیستمها، در مناطق محروم از منابع انرژی فسیلی و دور افتاده از شبکه های توزیع برق با الویت ویژه ومطلوبیت بیشتر مواجه می گردد . وجود زمینه های سرمایه گذاری و تولید برق ازطریق سیستم های فتوولتائیک منجر به انجام مطالعاتی دراین خصوص شده است. مکاتبات متعدد با شرکتهای داخلی سازنده سیستم های فتوولتائیک نشان می دهدکه هزینه هرسیستم باتوان ۵ و ۱۵ کیلوواتی متناسب با شرایط منطقه مشخص می شود . مطالعه و بررسی شرکتهای سازنده ونصب کننده سیستم های فتوولتائیک در دنیا نیزحاکی ازآنست که هزینه های خرید و نصب سیستم های فتوولتائیک در کشورهای مختلف بسیار متفاوت است . معمولاً هزینه مدولها ی فتوولتائیک ۴۰ تا ۶۰ درصد و هزینه تعمیرات و نگهداری سیستم راحدود ۲% هزینه کل سیستم فتوولتائیک در نظر می گیرند. سلولهای فتوولتائیک با سلولهای کریستال سیلیکونی به ازای هر متر مربع حدود ۱۰۰ تا ۱۲۰ وات توان انرژی االکتریکی تولید می کند .

همچنین دورة عمر سیستم های فتوولتائیک در دنیا با توجه به کیفیت تعمیرات و نگهداری سالیانه ,از ۱۵ تا ۳۰ سال متغیربوده که امروزه با در نظر گرفتن دوره عمر متوسط ۲۰ سال ,نرم هزینه تولید برق سیستم های فتوولتائیک دردنیا بستگی به محل کار و هزینه های تجهیزات جانبی متغیر می باشد .

پژوهشهای بانک جهانی حاکی ازآن است که کارآیی سیستم های مودولهای خورشیدیافزایش یافته و طی دهه های اخیر کار آیی اینگونه سیستمها وارتقایشان به ۷۰ الی ۸۵ درصد رسیده که این امرنقش مهمی درکاهش هزینه برق ناشی ازانرژی خورشیدی ایفا می نماید.

هزینه سیستم که شامل هزینه تجهیزات جانبی سیستم از قبیل پایه های نگهدارنده,مبدل انرژی, ابزار کنترل،کابل رابط، باتریهای ذخیره و غیره می باشد بطور میانگین ۴۰ الی ۶۰ درصد هزینه های سرمایه گذاری سیستم را دربرمی گیرد.

مزایای سیستم های فتوولتائیک در مقایسه با نیروگاههای متعارف نیز در خور توجه بوده که ما به چند مورد از آن اشاره می نمائیم :

۱) عدم نیاز به توسعه شبکه توزیع نیرو و صرفه جویی در هزینه های سرمایه گذاری توزیع.

۲) عامل کاهش آلودگی هوا و آلودگی صوتی که مسئله مهمی در بعضی مناطق کشورمحسوب می شود.

۳) عدم نیاز به پرسنل تمام وقت برای نگهداری از دستگاههای و سهولت آموزش عمومی برای نگهداری از سیستم.

۴) اقتصادی بودن بهره برداری زمانیکه تله بار کوتاه باشد.

درکشورمان اقداماتی را می توان انجام داد که هزینه های سرمایه گذاری به حداقل برسد که ازآن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

الف) اگر سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه توزیع برق شود(با توجه به حذف هزینه های سنگین مربوط به باتریهای ذخیره که ۴۰ الی ۴۵ درصد کل هزینه سیستم فتوولتائیک را بخود اختصاص می دهند)هزینه سرمایه گذاری نسبت به سیستم مجهز به باتری های ذخیره ,بسیار کمتر می گردد.

ب) همانطوریکه اشاره شد طول عمر متوسط سیستم های فتوولتائیک در مدولهای فتوولتائیک ساخت خارج ۳۰ سال قید شده است در حالیکه براساس نظر سازندگان داخلی طول عمر مدولهای فتوولتائیک ,تولید داخل ۱۵ سال تعیین شده است این امردر بررسی هزینه الکتریسته تولیدی سیستم فتوولتائیک تأثیر قابل توجهی می گذارد

ج) امروزه هزینه مدولها فتوولتائیک کریستال سیلیکونی در دنیا کمتر از مشابه ساخته شده آن در کشور است. به حداقل رساندن تفاوت قیمت مذکور بین کشور های خارجی و شرکتهای داخلی منجر می شودکه هزینه های این بخش به حداقل برسد که این امر به توجیه اقتصادی کاربرد سیستم های فتوولتائیک کمک شایانی می نماید.

د) کاهش هزینه های مرتبط تجهیزات جانبی ازطریق بکارگیری ونصب مدولها درمعماری ساختمان وکاهش تعداد باتری های لازم در مناطقی که دسترسی به شبکه توزیع برق وجود دارد امکان پذیربوده ودر نتیجه منجربه کاهش هزینه تولید الکتریسته توسط سیستم فتوولتائیک خواهد شد.