الخلايا الشمسية: ما هي الوحدات الشمسية التي تقدم حاليًا أفضل التقنيات وأعظم الأداء؟

يستمر التطور التقني في الخلايا الشمسية في التقدم بسرعة. وما كان حديثًا ومبتكرًا بالأمس غالبًا ما يصبح قديمًا غدًا. التقدم التقني يجعل الأنظمة أكثر استقرارًا وكفاءة، مما يؤدي إلى زيادة الطلب على الكهرباء الكهروضوئية. ومن المرجح أن يتم تحفيز ذلك بشكل أكبر من خلال قانون حماية المناخ والحياد المناخي الذي تهدف ألمانيا إلى تحقيقه بحلول عام 2045، ولهذا السبب يمكن توقع نمو كبير في الطاقات المتجددة في السنوات المقبلة.

تلعب الأنواع المختلفة من وحدات الطاقة الشمسية دورًا حاسمًا في كفاءة التكنولوجيا الكهروضوئية. يوجد في هذا البلد أربعة أنواع من الوحدات على وجه الخصوص والتي تهيمن على الاستخدام في الأنظمة الكهروضوئية. وسوف نقدم لك مزاياها وعيوبها وكذلك وجهات نظرها.

الوحدات الشمسية: ما هي الأنواع الموجودة؟

تتميز أنواع الوحدات الكهروضوئية باختلافاتها الكبيرة أحيانًا في التصميم الفني. وهذا يعني أنها تقدم نتائج مختلفة تمامًا من حيث الأداء ومدة الاستخدام والتكاليف. أدناه نريد أن نلقي نظرة فاحصة عليهم:

• وحدات الزجاج / الزجاج المزدوج
• وحدات الكريستالات
• وحدات أحادية البلورية
• وحدات الأغشية الرقيقة
• وحدات رابطة الدول المستقلة/CIGS

باستخدام الوحدة الزجاجية المزودة بتقنية الخلايا ثنائية الجانب، يتم التقاط الضوء على كل من الجزء الأمامي والخلفي للوحدة. زيادة استخدام الضوء يزيد من كفاءة الوحدة.

مناسب ل:

• الخلايا الشمسية ذات السطحين أو ثنائية الجانب أو ثنائية الجانب – معلومات مثيرة للاهتمام حول الوحدات الشمسية
• BSC – الخلايا الشمسية ثنائية الوجه: تاريخ الخلية الشمسية ثنائية الوجه أو ذات السطحين
• الوحدات الشمسية: وحدات ثنائية الجانب/ثنائية الجانب لمزيد من الكفاءة وزيادة فعالية الإضاءة - المشورة والتخطيط والحلول

الوحدات الكهروضوئية متعددة البلورات، مثل الوحدات أحادية البلورية ذات الصلة، مصنوعة من السيليكون. بعد أن يذوب، يُسكب في قوالب مستطيلة ومربعة ويبرد ببطء. يتم تقسيم الهياكل البلورية الناتجة في خطوات إنتاج إضافية ويتم تقسيمها إلى أقراص تشكل الخلايا الشمسية متعددة البلورات. تتميز بصريًا بلونها الأزرق المذهل.

تتميز هذه العملية بكونها غير مكلفة نسبيًا، ولهذا السبب كانت الوحدات الكهروضوئية متعددة البلورات من بين الخلايا الشمسية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لفترة طويلة. لقد تم تجربة هذه التكنولوجيا واختبارها في التشغيل لفترة طويلة، وبالتالي فهي موثوقة للغاية. بالإضافة إلى انخفاض قابلية الفشل، فإن هذا النظام لديه أيضًا عمر خدمة طويل. ومع ذلك، فإن عملية التصنيع لها عيب يتمثل في حدوث عدم وضوح عند الطبقات الحدودية للبلورات الفردية. وهذا يعني أن كفاءة هذه الخلايا الشمسية تقع في المدى المتوسط ​​فقط بنسبة 12 إلى 16%. وهذا يزيد من متطلبات المساحة ويقلل من الكفاءة.

هناك عيبان آخران تشترك فيهما الوحدات متعددة البلورات وأحادية البلورات وهما وزنها المرتفع نسبيًا وفقدان الأداء في ظروف الإضاءة المنتشرة ودرجات الحرارة المرتفعة.

وحدات أحادية البلورة مصنوعة أيضا من السيليكون. على النقيض من بنية الكريستالات ، سوف يذوب السيليكون مرة ثانية ، مما ينشئ بلورات واحدة على شكل عمود (وبالتالي "أحادي"). إنهم لا يعانون من الخسائر الاحتكاكية التي يمكن ملاحظتها في وحدات البلورات. مع الخلايا الشمسية الأزرق الداكن إلى الأسود ، يؤدي ذلك إلى كفاءة أعلى تصل إلى 20 ٪.

بالإضافة إلى قابليتها المنخفضة للأخطاء وتنفيذها، والتي تمت تجربتها واختبارها لعقود من الزمن، تتميز الوحدات أحادية البلورية بمتطلباتها للمساحة الأصغر. ومع ذلك، فإن إنتاج هذه الوحدات باهظ الثمن نسبيًا. يضاف إلى ذلك وزنها المرتفع نسبيًا وكفاءتها المنخفضة في ظروف الإضاءة السيئة ودرجات الحرارة المرتفعة.

باختصار، كلا النموذجين من الوحدات البلورية يعملان بشكل فعال. ومع ذلك، فهي ثقيلة نسبيًا، على الرغم من أن الوحدات الشمسية أحادية البلورة هي الخيار الأفضل عندما تكون المساحة محدودة بسبب كفاءتها العالية. لقد ضمنت كفاءتها الأكبر أنها غالبًا ما تتفوق على الخلايا الشمسية متعددة البلورات على الرغم من ارتفاع سعرها.

ومع ذلك، فإن السعر المنخفض بنسبة تصل إلى الثلث (لكل كيلوواط) للوحدات متعددة البلورات يضمن استمرارها في التمتع بشعبية كبيرة، خاصة في الأنظمة الكهروضوئية الأكبر حجمًا دون قيود على المساحة.

كما يوحي الاسم، تتميز وحدات الأغشية الرقيقة بعمقها الضحل للغاية. يتم تصنيع وحدات الأغشية الرقيقة تقليديًا باستخدام أشباه الموصلات المصنوعة من السيليكون غير المتبلور. في هذا النظام، يتم تبخير المادة الحاملة، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الزجاج، بطبقة رقيقة. تعني طريقة البناء هذه أن الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أرق بنحو 100 مرة من الوحدتين الشمسيتين المصنوعتين من رقائق السيليكون.

في الإلكترونيات الدقيقة، والخلايا الكهروضوئية، وتكنولوجيا الأنظمة الدقيقة، تكون الرقائق عبارة عن أقراص دائرية أو مربعة يبلغ سمكها حوالي مليمتر واحد. وهي مصنوعة من فراغات مفردة أو متعددة البلورات (أشباه الموصلات)، تسمى السبائك، وعادة ما تكون بمثابة ركيزة (لوحة أساسية) للمكونات الإلكترونية، بما في ذلك الدوائر المتكاملة (IC، "الرقاقة")، والمكونات الميكانيكية الدقيقة أو الطلاءات الكهروضوئية. عند تصنيع المكونات الإلكترونية الدقيقة، عادةً ما يتم دمج العديد من الرقاقات في دفعة واحدة ومعالجتها مباشرة واحدة تلو الأخرى أو بالتوازي.

يعد هذا أيضًا أحد أكبر مزايا وحدات الأغشية الرقيقة، لأن وزنها المنخفض يعني أنه يمكن استخدامها بمرونة شديدة ومتعددة الاستخدامات. ولهذا السبب، تم استخدام هذه الوحدات منذ فترة طويلة ليس فقط في الأنظمة الكهروضوئية الكبيرة، ولكن أيضًا لتوليد الكهرباء في الساعات وغيرها من العناصر الكهربائية الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن وحدات الأغشية الرقيقة سهلة التصنيع وغير مكلفة في الإنتاج بسبب انخفاض متطلبات المواد الخام، مما أعطى انتشارها دفعة إضافية. كما أن منحنى أدائها لا يتسطح كثيرًا في ظروف الإضاءة غير المواتية كما هو الحال مع الوحدتين البلوريتين المذكورتين أعلاه.

ومع ذلك، فإن الوحدات الضيقة لها عيب يتمثل في أنها تتمتع بكفاءة أقل بكثير من الخلايا الشمسية الأخرى. وهذا يصل إلى 7%، لذا فإن استخدامها في الأنظمة الكهروضوئية يتطلب مساحة كبيرة. ومن أجل تحقيق كفاءة أعلى، تحول المصنعون الآن إلى إنتاج وحدات الأغشية الرقيقة باستخدام تلوريد الكادميوم (CdTe). يتميز مبدأ التصميم بكفاءة أعلى قليلاً تصل إلى 8%. إنها مناسبة بشكل خاص للاستخدام في المناطق ذات المستويات العالية من الضباب والضباب وكذلك الضوء المنتشر. ومع ذلك، يتعين على المستخدمين قبول أسعار أعلى، وتكاليف إضافية عند التفكيك لإعادة التدوير الأكثر تكلفة للكادميوم الموجود في الوحدات. وعلى الرغم من التكاليف المتزايدة، فإن استخدام هذا التصميم المعياري الأكثر فعالية يتزايد الآن.

بالإضافة إلى ذلك، تقوم العديد من الشركات حاليًا بالبحث عن وحدات الأغشية الرقيقة المصنعة باستخدام كبريتيد النحاس والزنك والقصدير والكبريت (CZTS). تتميز هذه المادة شبه الموصلة عن الخلايا الشمسية التقليدية ذات الأغشية الرقيقة بأنها لا تحتاج إلى استخدام عناصر نادرة وسامة في بنائها. ومع ذلك، من المحتمل أن يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا جاهزة للإنتاج الضخم.

هذه الوحدات هي شكل خاص من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة وهي حاليًا النوع الثاني الأكثر شيوعًا في هذه المنطقة بعد متغير CdTe. وهي تعتمد على مركبات ديسلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIS) أو ديسلينيد النحاس والإنديوم والجاليوم (CIGS)، وهي موصلة للكهرباء بشكل أفضل بكثير من وحدات الأغشية الرقيقة المعتمدة على السيليكون. وتتراوح كفاءتها بين 12 و15%، وهو ما يعادل أعلى كفاءة بين الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. كما أنها تعاني من خسارة قليلة في الضوء المنتشر ودرجات الحرارة المرتفعة، كما أنها منخفضة الوزن ومنخفضة القابلية للفشل.

ويقابل هذه المزايا الإنتاج الباهظ الثمن وإعادة التدوير المعقدة للسيلينيوم الموجود في الوحدات. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لوجود هذه الوحدات حديثًا نسبيًا، لا توجد خبرة طويلة المدى فيما يتعلق بمتانة النظام. ومع ذلك، فإن السعر المرتفع هو الذي ضمن في المقام الأول ركود إنتاج هذه الخلايا الشمسية لسنوات.

كل شيء من مصدر واحد، مصمم خصيصًا لحلول الطاقة الشمسية لمناطق وقوف السيارات الكبيرة. يمكنك إعادة التمويل أو التمويل المضاد في المستقبل من خلال توليد الكهرباء الخاص بك.

النصائح والحلول تجدها هنا 👈🏻

المشورة والتخطيط بما في ذلك تقدير التكلفة غير الملزم. نحن نجمعك مع شركاء كهروضوئيين أقوياء.

النصائح والحلول تجدها هنا 👈🏻

نحن متمركزون في مناطق مختلفة في البلدان الناطقة باللغة الألمانية. لدينا شركاء موثوقون يقدمون لك النصائح وينفذون رغباتك.

تواصل معنا 👈🏻