تفاوت پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی‌کریستال در سال ۲۰۲۵

تفاوت پنل خورشیدی مونوکریستال و پلی‌کریستال در سال ۲۰۲۵

بررسی تخصصی، فناوری‌های روز و مزیت پنل‌های دوطرفه (Bifacial)

در دنیای امروز که گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر اجتناب‌ناپذیر شده است، انتخاب نوع پنل خورشیدی یکی از تصمیم‌های کلیدی هر پروژه خورشیدی، چه در مقیاس نیروگاهی و چه در کاربردهای ساختمانی (BIPV)، محسوب می‌شود. دو نوع رایج پنل، یعنی مونوکریستال و پلی‌کریستال، اگرچه هر دو مبتنی بر سیلیکون هستند، اما از نظر ساختار کریستالی، بازدهی، قیمت و فناوری ساخت، تفاوت‌های اساسی دارند. افزون بر این، تحول بزرگ سال‌های اخیر معرفی نسل جدید پنل‌های دوطرفه (Bifacial) است که عموماً از سلول‌های مونوکریستال پیشرفته با فناوری TOPCon یا HJT بهره می‌برند و می‌توانند از دو سمت نور را جذب کنند.

۱. مقدمه‌ای بر فناوری سلول‌های خورشیدی سیلیکونی

سیلیکون همچنان پایه اصلی صنعت فتوولتائیک است و بیش از ۹۷٪ از بازار جهانی در سال ۲۰۲۴ را به خود اختصاص داده است (گزارش ITRPV 2024). تفاوت اصلی مونوکریستال و پلی‌کریستال در نحوه‌ی رشد بلور سیلیکون نهفته است:

• مونوکریستال (Monocrystalline) از یک بلور یکنواخت سیلیکونی ساخته می‌شود که طی فرایند Czochralski رشد می‌کند.
• پلی‌کریستال (Polycrystalline) از ذوب و ریخته‌گری مجدد سیلیکون در قالب‌های بزرگ تشکیل می‌شود که درون آن چندین دانه کریستالی وجود دارد.

این تفاوت فیزیکی در نهایت روی راندمان، رنگ ظاهری، تحمل حرارتی، و طول عمر مؤثر پنل تأثیر می‌گذارد.

۲. ویژگی‌های پنل مونوکریستال

پنل‌های مونوکریستال سهم غالب بازار ۲۰۲۵ را دارند و به‌لطف فناوری‌های n-type مانند TOPCon، HJT و Back Contact (HPBC/TBC) پیشرفته‌ترین نوع سلول‌های خورشیدی محسوب می‌شوند. برخی ویژگی‌های کلیدی آن‌ها به شرح زیر است:

۲.۱. راندمان و کارایی

راندمان تبدیل انرژی ماژول‌های مونوکریستال امروزی بین ۲۰ تا ۲۳٪ و حتی بالاتر است. این رقم به لطف کاهش تلفات در مرز دانه‌ها و استفاده از ساختار کریستالی یکنواخت حاصل می‌شود.

۲.۲. ضریب دما و عملکرد در اقلیم گرم

ضریب دمای توان خروجی (Temperature Coefficient of Power, Pmax) برای پنل‌های مونو n-type حدود –۰٫۲۸ تا –۰٫۳۰٪/°C است که نسبت به پلی‌کریستال یا سلول‌های قدیمی p-type به‌مراتب بهتر است. این ویژگی باعث می‌شود در اقلیم‌های گرم ایران، افت توان کمتری تجربه شود.

۲.۳. پدیده LID و LeTID

در سلول‌های مونو n-type، افت ناشی از نور (Light Induced Degradation) تقریباً حذف شده است. این موضوع موجب پایداری توان در بلندمدت و افزایش بازده عملی نیروگاه می‌شود.

۲.۴. زیبایی ظاهری

ظاهر یک‌دست و سیاه مونوکریستال باعث شده تا برای ساختمان‌هایی با طراحی معماری مدرن یا پنل‌های نمای خورشیدی (BIPV) گزینه‌ای جذاب باشد.

۳. ویژگی‌های پنل پلی‌کریستال

اگرچه فناوری پلی‌کریستال نقش کلیدی در توسعه انرژی خورشیدی طی دهه ۲۰۱۰ داشت، اما امروزه به‌دلیل راندمان پایین‌تر و کاهش اختلاف قیمت با مونوکریستال، سهم بازار آن به‌شدت کاهش یافته است.

۳.۱. راندمان پایین‌تر

بازه راندمان ماژول‌های پلی‌کریستال معمولاً بین ۱۵ تا ۱۷٪ است و به‌دلیل وجود مرز دانه‌ها، جریان الکترونی با بازترکیب بیشتری مواجه می‌شود.

۳.۲. عمر و پایداری

پنل‌های پلی‌کریستال معمولاً از سلول‌های p-type ساخته می‌شوند که مستعد LID هستند. این موضوع می‌تواند در سال اول بهره‌برداری ۱ تا ۳ درصد افت توان ایجاد کند.

۳.۳. مزیت قیمتی

در گذشته مهم‌ترین مزیت پلی‌کریستال، قیمت کمتر هر وات بود. اما اکنون با کاهش هزینه تولید مونوکریستال، اختلاف قیمتی در سطح جهانی زیر ۵٪ رسیده است.

۴. فناوری n-type؛ قلب نسل جدید مونوکریستال‌ها

از سال ۲۰۲۴ به‌بعد، بازار جهانی سلول‌های خورشیدی شاهد گذار سریع از فناوری قدیمی p-type PERC به سلول‌های n-type TOPCon و HJT بوده است. طبق داده‌های ITRPV، بیش از ۷۰٪ تولید جهانی سلول‌ها در سال ۲۰۲۵ بر پایه‌ی n-type است.

فناوری n-type مزایایی چون بازده بیشتر، حذف کامل LID و سازگاری با طراحی دوطرفه (Bifacial) دارد.

فناوری‌های اصلی n-type در ۲۰۲۵ عبارت‌اند از:

• TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact): بازده تا ۲۴٪ در سطح سلول.
• HJT (Heterojunction): بازده بالا و ضریب دمای بسیار پایین.
• Back Contact (HPBC/IBC): افزایش توان خروجی با حذف خطوط فلزی در سطح جلو.

۵. پنل‌های دوطرفه (Bifacial): تحول نسل نو

۵.۱. مفهوم پنل دوطرفه

پنل‌های دوطرفه برخلاف پنل‌های سنتی که تنها از سمت جلویی نور را جذب می‌کنند، توانایی جذب تابش از سمت پشت را نیز دارند. این نور بازتابی از سطح زمین یا سازه زیر پنل است که با اصطلاح Albedo شناخته می‌شود.

۵.۲. ترکیب فناورانه

تقریباً تمام ماژول‌های دوطرفه بازار از سلول‌های مونوکریستال n-type استفاده می‌کنند زیرا ساختار این سلول‌ها اجازه عبور نور از پشت را می‌دهد. طراحی شیشه–شیشه (Glass–Glass) در این ماژول‌ها مقاومت در برابر UV، رطوبت و طول عمر عمرانی بالاتری فراهم می‌آورد.

۵.۳. میزان بهره دوطرفه (Bifacial Gain)

میزان افزایش توان ناشی از تابش پشت بین ۵ تا ۲۰٪ بسته به رنگ و جنس سطح زیرین، ارتفاع سازه، زاویه نصب و فاصله استرینگ‌ها متفاوت است. بر اساس مطالعات PV Magazine 2025، در نیروگاه‌های دارای سطح شن سفید یا بتن روشن، خروجی تا ۳۰٪ بیشتر از نمونه تک‌طرفه ثبت شده است.

۵.۴. نکته بسیار مهم

باید توجه داشت که «همه پنل‌های مونوکریستال دوطرفه نیستند». دوطرفه بودن ویژگی ماژول است، نه ویژگی سلول. ممکن است یک پنل مونو از طراحی تک‌طرفه (Glass–Backsheet) استفاده کند.

۶. تحلیل فنی عملکرد در اقلیم ایران

اقلیم ایران با تابش بالا، حرارت زیاد و گردوغبار فصلی، نیازمند انتخاب دقیق فناوری است. در چنین شرایطی:

• مونو n-type دوطرفه بهترین راندمان و بیشترین خروجی ویژه (Specific Yield) را دارد.
• پلی‌کریستال p-type در صورت استفاده، نیازمند شست‌وشوی منظم و تمهیدات خنک‌سازی است.
• برای بام‌های صنعتی با سطح روشن یا سقف سفید، بهره دوطرفه به‌طور محسوسی افزایش می‌یابد (۴–۸٪ معمول).
• در پروژه‌های نیروگاهی، استفاده از خاک روشن یا ژئوتکستایل سفید در زیر پنل می‌تواند Bifacial gain را تا ۱۲٪ افزایش دهد.

۷. مقایسه مهندسی مونو و پلی‌کریستال

۸. نکات طراحی و مهندسی سیستم با پنل دوطرفه

اجرای پنل‌های دوطرفه مستلزم رعایت ملاحظات طراحی خاصی است تا مزیت واقعی آنها حفظ شود:

1. استرینگ‌نویسی: باید از ماژول‌های مشابه (نوع و خروجی برابر) در هر استرینگ استفاده شود.
2. زاویه و ارتفاع نصب: افزایش ارتفاع از زمین بازتاب را بیشتر می‌کند (بهینه در حدود ۱٫۲ تا ۱٫۵ متر).
3. سطح زیرین (Albedo): استفاده از رنگ روشن یا مواد با بازتاب بالا (شن سفید، بتن روشن، ورق آلومینیومی) مفید است.
4. مدیریت حرارت و گردوغبار: پنل دوطرفه گرمای بیشتری جذب می‌کند؛ تهویه طبیعی و نظافت دوره‌ای الزامی است.
5. اینورتر و جریان: جریان‌های بالاتر ناشی از نور پشت باید در طراحی فیوزها و کابل لحاظ شوند.

۹. چشم‌انداز بازار و جمع‌بندی فنی

طبق Spring 2025 Solar Industry Update، بازار جهانی نصب PV به بیش از ۷۰۰ گیگاوات در سال رسیده است و حدود ۹۰٪ ماژول‌ها دوطرفه هستند. روند جهانی به‌طور قاطع به سمت مونوکریستال n-type دوطرفه پیش می‌رود، در حالی‌که تولید پلی‌کریستال در حال حذف تدریجی است.

از دید اقتصادی نیز LCOE (هزینه سطحی انرژی) برای مونو دوطرفه کمتر از پلی‌کریستال است؛ زیرا با راندمان بالاتر، عمر مفید بیشتر و افت عملکرد کمتر، هزینه دوره عمر کاهش می‌یابد.

۱۰. نتیجه‌گیری: انتخاب بهینه برای پروژه‌های ایرانی

در شرایط تابش بالای ایران و توسعه سریع زیرساخت انرژی خورشیدی، انتخاب نوع پنل به عوامل متعددی بستگی دارد؛ اما جمع‌بندی نهایی از منظر فناوری، دوام و بازده اقتصادی چنین است:

• برای نیروگاه‌های بزرگ با هدف تولید برق شبکه‌ای:

  مونوکریستال دوطرفه n-type (TOPCon یا HJT) بهترین گزینه از نظر راندمان و بازگشت سرمایه است.

• برای بام‌های صنعتی یا ساختمانی با فضای محدود:

  مونوکریستال تک‌طرفه با رنگ تیره و طراحی زیبا (برای BIPV) توصیه می‌شود.

• برای پروژه‌های آموزشی یا آزمایشگاهی با بودجه محدود:

  پلی‌کریستال هنوز می‌تواند گزینه موقتی قابل قبول باشد، اما از نظر آینده‌نگری توصیه نمی‌شود.

در سال ۲۰۲۵، مونوکریستال دوطرفه دیگر یک فناوری خاص نیست، بلکه استاندارد جدید صنعت فتوولتائیک است.

با بهره‌گیری از مدل‌های n-type و طراحی مناسب، بهره‌وری انرژی و ارزش سرمایه‌گذاری در هر مترمربع به حداکثر می‌رسد — همان مسیری که آرانیرو در پروژه‌های نوین خود دنبال می‌کند.