في الوقت الحالي يدرك معظم مالكي المنازل والشركات وحتى المستأجرين الفوائد البيئية والمالية التي تقدمها الطاقة الشمسية من خلال استخدام الواح الطاقة الشمسية . والأفضل من ذلك أن تكنولوجيا الطاقة الشمسية قد تحسنت بشكل كبير على مر السنين، حيث قدمت مجموعة من الألواح الشمسية المبتكرة إلى السوق. الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا المتاحة للمستهلكين هي الألواح الشمسية أحادية البلورية، متعددة الكريستالات والألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. تستفيد جميع أنواع الألواح الثلاثة من الطاقة من الشمس، ولكن هناك بعض الاختلافات الرئيسية التي يجب أن تكون على دراية بها وهذا ما سوف نقدمه في مقالتنا.
تتكون الواح الطاقة الشمسية من العديد من الخلايا الكهروضوئية (PV). عندما يلامس ضوء الشمس سطح لوح شمسي، تمتص هذه الخلايا الشمسية حزم الطاقة من الشمس (الفوتونات) . يؤدي هذا إلى إثارة الخلايا وتبدأ في الاهتزاز مما يولد كهرباء خضراء. تُعرف هذه العملية بالتأثير الكهروضوئي، الذي اكتشفه إدموند بيكريل لأول مرة في عام 1839 .
جميع الألواح الكهروضوئية تختلف في الكفاءة. بمعنى أن أنواعًا معينة وحتى ماركات من الألواح الشمسية يمكنها تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بشكل أكثر فاعلية من غيرها. وذلك لأن اللوحات يمكن أن تختلف في عدد خلايا السيليكون ونوعها. غالبًا ما يحدد عدد خلايا الألواح الشمسية تكلفتها وحجمها ووزنها. على الرغم من أنه غالبًا ما يُعتقد أنه كلما زاد عدد خلايا السيليكون الموجودة في اللوحة، والقوة الكهربائية العالية ومخرجات الطاقة التي ستنتجها، فإن هذا ليس هو الحال دائمًا. يعتمد خرج الطاقة للوحة على جودة وكفاءة الخلايا الشمسية نفسها.
هناك ثلاثة أنواع من الواح الطاقة الشمسية وهي:
الألواح أحادية البلورية هي أقدم أنواع الواح الطاقة الشمسية تطوراً. كما يوحي الاسم، فإن الألواح الشمسية أحادية البلورة مصنوعة من خلايا شمسية أحادية بلورية من السيليكون. لصنع هذه الخلايا الشمسية، يتم تشكيل السيليكون النقي إلى قضبان ومقطعة إلى رقائق.
خلال هذه العملية، يتم قطع حواف الخلايا وتنعيمها وتقريبها لمساعدة الخلايا الشمسية على إنتاج المزيد من الكهرباء. على الرغم من أنها مضيعة للوقت وتستغرق وقتًا طويلاً، إلا أن هذا يعطي الخلايا أحادية البلورية مظهرًا مميزًا.
تم تصنيع الواح الطاقة الشمسية أحادية البلورية من أعلى درجات نقاء السيليكون، وهي عبارة عن لوحة متميزة. على الرغم من أن الخلايا أحادية البلورة أغلى ثمناً، إلا أنها تميل إلى الاستمرار لفترة أطول وتتمتع بكفاءة أعلى. نظرًا لأن الخلايا تتكون من بلورة واحدة، فإنها تتمتع بإنتاج طاقة أعلى أيضًا. بالإضافة إلى ذلك تظهر الخلايا أحادية البلورية سوداء اللون وموحدة في النهاية. مما يجعلها الخيار الأول لأي شخص يبحث عن لوحة شمسية سوداء حديثة.
يشار إليها أيضًا باسم الألواح “متعددة البلورات”، وغالبًا ما تعتبر الألواح متعددة البلورات لوحة متوسطة المدى. على الرغم من أنها أقل كفاءة، فإن الواح الطاقة الشمسية متعددة الكريستالات هي الخيار الأقل تكلفة.
تمامًا مثل الواح الطاقة الشمسية أحادية البلورية، فإن الخلايا متعددة البلورات مصنوعة من السيليكون. ومع ذلك كما يوحي الاسم، تتكون الخلايا متعددة البلورات من العديد من شظايا (بولي) من بلورات السيليكون المذابة معًا.
لهذا السبب تتميز الألواح الشمسية متعددة الكريستالات بكفاءة أقل وعمر افتراضي قصير. بمعنى أنها لا تولد الكثير من الكهرباء من الشمس مقارنة بألواح أحادية البلورية لفترة طويلة أيضًا. هذا بسبب وجود حرية أقل للإلكترونات في الحركة، حيث يوجد العديد من البلورات في كل خلية.
تصنع الواح الطاقة الشمسية متعددة الكريستالات عن طريق صهر السيليكون الخام معًا، وصبه في قالب مربع لصنع الرقائق. على عكس منافسيها أحادية البلورات، لا تتطلب الخلايا متعددة البلورات قطع كل جانب من الجوانب الأربعة. هذا أفضل للبيئة لأنه ينتج عنه نفايات أقل. بشكل عام، تكون العملية أسرع وأرخص من تصنيع الألواح أحادية البلورية. ثم يتم تجميع هذه الرقائق معًا لتشكيل لوح متعدد الكريستالات.
يمكن التعرف على الخلايا متعددة البلورات من خلال نهايتها الزرقاء وشكلها المستطيل والبقع. تبدو زرقاء ومرقطة، لأنها تحتوي على العديد من البلورات في كل خلية وبسبب الطريقة التي ينعكس بها ضوء الشمس عن هذه البلورات.
على عكس الواح الطاقة الشمسية أحادية البلورية ومتعددة الكريستالات، فإن الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة رقيقة ومرنة ومنخفضة المظهر. وذلك لأن الخلايا داخل الألواح أرق بحوالي 350 مرة من الرقاقات البلورية المستخدمة في الألواح الشمسية أحادية البلورية ومتعددة الكريستالات.
يتم تصنيع الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة من طبقات من المواد شبه الموصلة، مثل السيليكون وتيلورايد الكاديوم وسيلينيد النحاس والإنديوم والجاليوم. يتم وضع الطبقة شبه الموصلة بين طبقات موصلة شفافة، مع طبقة من الزجاج في الأعلى، مما يساعد على التقاط ضوء الشمس. على الرغم من استخدام السيليكون أحيانًا في صناعة الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، إلا أنه ليس نفس رقائق السيليكون الصلبة. بل هو نوع غير بلوري من السيليكون.
تميل الواح الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة إلى انخفاض الكفاءة وقدرات الطاقة مقارنةً بالألواح البلورية. مع كفاءات تصل إلى حوالي 11 في المائة، فإنها تتطلب مساحة أكبر بكثير على السطح لتوليد كمية كبيرة من الطاقة الشمسية. كما أنها تميل أيضًا إلى التحلل بسرعة أكبر مقارنةً باللوحات البلورية، مما ينتج عنه أقصر ضمانات.
على الرغم من ذلك، لا يزال للوحة الأغشية الرقيقة مكانها في صناعة الطاقة الشمسية. نظرًا لأن الألواح ذات الأغشية الرقيقة أكثر مرونة، يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من التطبيقات. بما في ذلك كونه مصبوبًا في القوباء المنطقية، أو بلاط السقف الشمس، لذلك لا يزال بإمكان مالكي العقارات الذين لا يحبون مظهر الواح الطاقة الشمسية استخدام الطاقة الشمسية.
يعتمد اختيار نوع الواح الطاقة الشمسية المناسبة دائمًا على المشروع والميزانية. في حين أن الألواح الشمسية متعددة الكريستالات تتفوق في العقارات السكنية، نظرًا للقدرة على تحمل التكاليف، لا تزال الألواح أحادية البلورات لها مكانها. مثلاً إذا كان للممتلكات سقف أصغر، فإن الكفاءة الأكبر للألواح تجعل الخلايا أحادية البلورية هي الخيار الأفضل. على الرغم من أن الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة لا تُستخدم أبدًا في العقارات المنزلية، إلا أنها مفيدة للمشاريع الأكبر مثل المباني التجارية أو المدرجة بسبب طبيعتها خفيفة الوزن.
يعد تحمل الحرارة أحد الأشياء الرئيسية التي يمكن أن تؤثر على كفاءة الألواح الشمسية. يتم قياس ذلك بمعامل درجة حرارة اللوحة أو انخفاض الإخراج لكل درجة زيادة في درجة الحرارة. هذا هو المكان الذي تتمتع فيه الألواح ذات الأغشية الرقيقة بالحافة، مع فقد إخراج بنسبة 0.2٪ فقط مقارنة بحوالي 0.3٪ – 0.5٪ من الألواح البلورية.
مقاومة الطقس هي أيضا عامل حاسم. بالنسبة للمناخات الباردة، تعتبر مقاومة البرد مهمة بشكل خاص. تكون الواح الطاقة الشمسية البلورية أكثر مقاومة بشكل عام، في حين أن الألواح ذات الأغشية الرقيقة أكثر عرضة لتلف البَرَد، كما يجب أن تكون على دراية بالتدهور الناجم عن الضوء أو الغطاء. تؤدي هذه الظاهرة إلى انخفاض مؤقت في الأداء خلال الساعات الأولى من التعرض لأشعة الشمس بسبب الأكسجين من عملية الإنتاج. بشكل عام يكون هذا عند حوالي 1٪ – 3٪ خسارة في الإنتاج.
في هذا الرابط يمكنك ايجاد المزيد من المعلومات.
نسخة للطباعة