الألواح الشمسية (مكونات الطاقة الشمسية الكهروضوئية)

مبدأ العمل
عندما تضرب أشعة الشمس لوحة الخلايا المصنوعة من مواد أشباه الموصلات، تنقل طاقة الفوتونات إلى الإلكترونات في أشباه الموصلات، مما يجعل الإلكترونات تقفز وتصبح إلكترونات حرة، وبالتالي تشكل تيارًا كهربائيًا، وتحول الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئي.

التصنيف والخصائص
ألواح الخلايا الشمسية أحادية البلورة: تتميز بدرجة نقاء عالية من السيليكون، وعملية تصنيع معقدة، وتكلفة أعلى. ولكنها ذات كفاءة أعلى، تتراوح عادة بين 15%-24% أو أكثر، وعمر طويل، واستقرار جيد.

ألواح الخلايا الشمسية متعددة البلورات: تتكون من حبيبات صغيرة من بلورات أحادية السيليكون، بتكلفة أقل نسبيًا من الأحادية البلورة. كفاءتها تتراوح عادة بين 12%-15%، وكفاءة التحويل الكهروضوئي أقل قليلاً، ولكنها ذات نسبة سعر إلى أداء جيدة، وهي منتشرة على نطاق واسع في السوق.

ألواح الخلايا الشمسية غير المتبلورة: عملية تصنيعها بسيطة، وتكلفتها منخفضة، ويمكن تصنيعها كأفلام رقيقة بمساحات كبيرة. لكن كفاءة التحويل الكهروضوئي منخفضة نسبيًا، تتراوح عادة بين 6%-10%، كما أن استقرارها أقل وتتأثر أكثر بالعوامل البيئية.

مكونات الوحدة
تتكون من عشرات الخلايا الشمسية وعلبة التوصيل والإطار. يتم توصيل عدة خلايا فردية على التوالي والتوازي، وتغليفها بإحكام لتشكل وحدة توليد قادرة على توفير إخراج تيار مستقل. تشمل أيضًا الإطار ومواد التغليف مثل الزجاج المقسى المزخرف، ولوح PET الخلفي، وEVA، وغيرها.

هيكل وتقنية التصنيع
تقنية الهيكل نصف المقطوع: يتم قطع خلية واحدة إلى نصفين ثم تجميعها معًا لتشكل وحدة كهروضوئية، مما يقلل من فقدان المقاومة ويزيد من كفاءة وموثوقية الوحدة.

تقنية الهيكل المتداخل: يتم قطع خلية واحدة إلى 5-6 شرائح طويلة صغيرة، ثم يتم تجميع حواف عدة خلايا صغيرة باستخدام غراء موصل، مما يزيد من كثافة التغليف وقوة الوحدة.

تقنية الوحدات المرنة: تسمى أيضًا الوحدات خفيفة الوزن، ويمكن ثنيها، مما يجعلها مناسبة للأسطح المنحنية وغيرها من التطبيقات. إحدى الطرق تستبدل اللوحة الزجاجية بلوحة مرنة في تقنية الوحدات المتداخلة، والأخرى تستخدم خلايا أفلام رقيقة.

معايير المنتج
على سبيل المثال، وحدة أحادية البلورة متداخلة بقدرة 540 واط: جهد العمل 40 فولت، تيار العمل 13.77 أمبير، تيار الدائرة القصيرة 14.43 أمبير، نطاق تفاوت القدرة بين -3% إلى +3%، يمكنها تحمل حمل رياح يصل إلى 2400 باسكال وحمل ثلوج يصل إلى 5400 باسكال، ونطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى 85°C.

سيناريوهات التطبيق
يمكن تركيبها على الأسطح أو أسطح المباني، كجزء من النوافذ أو النوافذ السقفية أو أجهزة التظليل، لتشكل نظامًا متكاملًا للطاقة الشمسية في المباني. تستخدم على نطاق واسع في أنظمة الطاقة المستقلة، لتوفير الكهرباء للمنازل في المناطق النائية أو المحطات الأساسية، وكذلك في أنظمة الطاقة المتصلة بالشبكة، مثل المستخدمين التجاريين والصناعيين والمنازل السكنية، لتقليل تكلفة الكهرباء والاعتماد على الطاقة التقليدية.