دليل شامل لأنواع الخلايا الشمسية المختلفة

هل أنت مهتم بمعرفة المزيد حول أنواع الخلايا الشمسية المختلفة المتوفرة؟ إذا كانت الإجابة כן، فأنت في المكان الصحيح! في هذا الدليل الشامل، سنغطي أنواع الخلايا الشمسية المختلفة ونناقش إيجابيات وسلبيات كل نوع. من أحادية البلورة إلى متعددة البلورات وكل ما بينهما، سنساعدك على فهم الاختلافات بين أنواع الخلايا الشمسية المختلفة ومساعدتك على تحديد النوع الأنسب لك.

:أنواع الخلايا الشمسية

خلايا سيليكون أحادية البلورة

خلايا سيليكون متعددة البلورات

تقنية الوصلة غير المتجانسة (HJT)

خلايا ثنائية الوجه

خلايا نصف مقطوعة

خلايا شمسية متداخلة

مقدمة

الخلايا الكهروضوئية، والمعروفة باسم خلايا الفولطاضيائية، هي طبقات رقيقة من السيليكون النقي المشبعة بكميات صغيرة جدًا من عناصر أخرى مثل البورون والفوسفور. عند تعرضها لأشعة الشمس، تنتج كميات صغيرة من الكهرباء. لقد ظهرت هذه الخلايا منذ الخمسينيات من القرن الماضي، واستُخدمت في البداية كمصدر للطاقة للأقمار الصناعية في الفضاء. منذ ذلك الحين، انخفضت أسعارها بشكل ثابت من 40.000 دولار لكل واط في أوائل الستينيات إلى دولار واحد فقط لكل واط أو أقل اليوم. تعتبر الخلايا الكهروضوئية مصدر طاقة فعال وطويل العمر، وهي بديل رائع لمصادر الطاقة التقليدية مثل الفحم والغاز. هناك العديد من أنواع الخلايا الشمسية المختلفة – أحادية البلورة ومتعددة البلورات وغير متبلورة على سبيل المثال لا الحصر. تُصنع خلايا السيليكون أحادية البلورة من بلورات سيليكون مفردة وتوفر مستويات كفاءة ممتازة. تُصنع خلايا السيليكون متعددة البلورات من بلورات أصغر متعددة وتميل إلى أن تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة من خلايا أحادية البلورة. من ناحية أخرى، تستخدم الخلايا الشمسية غير المتبلورة طبقات من مواد أشباه موصلات رقيقة جدًا بدلاً من البنى البلورية، مما يجعلها أرخص ولكن أقل كفاءة من أنواع الخلايا الشمسية الأخرى

شرح تقني

الخلية الكهروضوئية (PV)
عبارة عن شطيرة رقيقة من أشباه موصلات، تتكون من طبقة من السيليكون عالي التنقية. يتم خلط هذا السيليكون قليلاً بالبورون على جانب والفوسفور على الجانب الآخر. يخلق هذا الخلط فائضًا أو نقصًا في الإلكترونات، ويُشار إليها باسم طبقتي P و N على التوالي.

عندما تتعرض هذه الطبقات لأشعة الشمس، فإن الفوتونات تطرد بعض الإلكترونات الزائدة. يتسبب هذا في فرق جهد بين جانبي الرقاقة، والذي يبلغ عادة حوالي نصف فولت في السيليكون. ثم يتم توصيل موصلات معدنية بكلا جانبي الرقاقة ويتم توصيل دائرة خارجية بالموصلات. هذا يسمح للإلكترونات بالمرور عبر موصلات المعادن بدلاً من المرور عبر طبقة السيليكون الرقيقة، مما يخلق تيارًا ويكمل الدائرة. نظرًا لعدم وجود سعة تخزين في الخلايا الكهروضوئية، فإنها تعمل كمضخة إلكترون، وتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية

خلايا سيليكون أحادية البلورة

عملية إنتاج خلايا السيليكون أحادية البلورة مشابهة لتلك المستخدمة في تصنيع الترانزستورات والدوائر المتكاملة، وقد تم تطويرها وتحسينها وتنظيفها. تشبه الخلايا أحادية البلورة الزجاج الأزرق الغامق بسبب اللون الأزرق لبلورات السيليكون. يمر هذا النوع من التقنية بتدهور بطيء جدًا، عادةً بنسبة 0.25٪ -0.5٪ في السنة.

خلايا سيليكون متعددة البلورات

في عملية الإنتاج هذه، يتم صب السيليكون المصهور النقي في أسطوانات، ثم يتم تقطيعه إلى رقائق من كتلة كبيرة من السيليكون متعدد البلورات. تتكون هذه الخلايا من هياكل بلورية متعددة تشكل نمطًا على سطح الخلية. تكون كفاءة تحويل خلايا السيليكون متعددة البلورات أقل قليلاً من خلايا أحادية البلورة، ولكن عملية التصنيع أقل دقة، لذا فإن التكاليف أقل قليلاً. يبلغ متوسط ​​كفاءة الوحدة حوالي 15٪ -16٪، من ضوء الشمس إلى الكهرباء. التدهور بطيء جدًا وتدريجي، مشابه لتدهور خلايا أحادية البلورة. يبلغ سمك البلورات حوالي 1 سم (ثلثي بوصة) ويمكن رؤية أنماط البلورات المتعددة بوضوح على السطح الأزرق الغامق للخلية.

تقنية الوصلة غير المتجانسة (HJT)

اكتسبت تقنية الوصلة غير المتجانسة شعبية كبيرة في السنوات الأخيرة بسبب كفاءتها العالية وتكلفتها المنخفضة. تجمع هذه التقنية بين تقنيات الخلايا الشمسية البلورية ورقيقة الطبقة لإنشاء خلايا ذات طبقة من السيليكون غير متبلور بسماكة بضعة نانومتر فقط. تعمل طبقة السيليكون غير المتبلورة الرفيعة كعازل كهربائي بين مادتين للخلية، مما يسمح بتدفق تيار أكثر كفاءة من خلايا السيليكون أحادية البلورة التقليدية. يمكن لخلايا الوصلة غير المتجانسة أيضًا استخدام أشباه موصلات من النوع N بدلاً من النوع P التقليدي. أشباه الموصلات من النوع N أقل عرضة للشوائب، مما يسمح بكفاءة أعلى وتشغيل أكثر موثوقية.

على الرغم من مزاياها، لا تزال خلايا الوصلة غير المتجانسة بها بعض العيوب. الطبقة الرقيقة ليست متينة مثل الطبقة أحادية البلورة الأكثر سمكًا، لذلك تحتاج الخلايا إلى حماية من التلف. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب خلايا الوصلة غير المتجانسة عمليات تصنيع معقدة يصعب توسيعها. بشكل عام، تتمتع تقنية الوصلة غير المتجانسة بالعديد من المزايا على خلايا السيليكون أحادية البلورة التقليدية، ولكن من المهم موازنة الإيجابيات والسلبيات قبل تحديد نوع الخلية الشمسية الأفضل لمشروعك.

خلايا ثنائية الوجه

تشمل مزايا الخلايا ثنائية الوجه زيادة كفاءة الطاقة وتقليل التكاليف لأنها تسمح لك بتوليد المزيد من الطاقة من مساحة أصغر مقارنة بخلايا السيليكون أحادية البلورة أو متعددة البلورات التقليدية. قد يجعلها هذا جذابة لمثبتي المنازل الذين لديهم مساحة محدودة. من حيث التركيب، يمكن تركيب الخلايا ثنائية الوجه إما فوق بعضها البعض أو يمكن تركيبها على نظام منفصل ليتم توجيهها نحو الشمس. الجانب السلبي لخلايا ثنائية الوجه هو أنها أكثر تكلفة من الخلايا الشمسية التقليدية، ولكنها قد لا تزال فعالة من حيث التكلفة على المدى الطويل.

بشكل عام، يمكن لخلايا ثنائية الوجه أن توفر امتصاصًا للطاقة أكثر كفاءة من خلايا أحادية البلورة أو متعددة البلورات، مما يسمح بإنتاج طاقة أكبر في مساحة أصغر. تأتي أيضًا بميزة إضافية تتمثل في قدرتها على امتصاص الضوء المنعكس، مما قد يكون مفيدًا في بيئات معينة. ومع ذلك، تأتي بسعر أعلى، لذلك يجب مراعاة ذلك بعناية قبل الاستثمار في هذه الأنواع من الخلايا.

خلايا نصف مقطوعة

تتكون الخلايا الشمسية نصف المقطوعة من ركيزة مثل السيليكون أحادي أو متعدد البلورة، ويتم توصيلها كهربائيًا بأشرطة معدنية. من خلال قطع الخلايا إلى نصفين، يسمح ذلك للشركات المصنعة بتقليل مقاومة سلسلة الخلية وعدد أطراف التلامس اللازمة للاتصال الكهربائي، مما ينتج عنه كفاءة أعلى.

سمح استخدام نصف الخلايا للشركات المصنعة بتحقيق تصنيف كفاءة أقصى يصل إلى 21.7٪، وهو أعلى من تصنيف الكفاءة التقليدي لخلايا أحادية البلورة أو متعددة البلورات بنسبة 17-18٪. تأتي هذه الكفاءة المحسنة بسعر، حيث تميل هذه الخلايا الشمسية إلى أن تكون أكثر تكلفة من نظيراتهاعلى الرغم من التكلفة الإضافية، يستفيد العديد من مالكي المنازل والشركات من الكفاءة المتزايدة من خلال تركيب الألواح الشمسية نصف المقطوعة لزيادة إنتاجهم من الطاقة. كما يتم استخدام تقنية نصف الخلية في مزارع الطاقة الشمسية التجارية لزيادة مخرجاتها وكفاءتها.

خلايا شمسية متداخلة

تتميز هذه الخلية بتكوين يسمح بتوصيل الخلايا بشكل مختلف عن الألواح الشمسية التقليدية. بينما يتم توصيل الخلايا في الألواح الشمسية التقليدية في سلسلة من الأوتار، يمكن توصيل الوحدات الشمسية المتداخلة بالتوازي، مما يقلل من عدد الوصلات المتقاطعة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الكفاءة المتزايدة للخلايا المتداخلة على تقليل كمية الطاقة المفقودة عند نقل الطاقة من الوحدات إلى العاكس.

بفضل تكوينها المميز للتوصيل، يمكن أن توفر الخلايا الشمسية المتداخلة أيضًا مزيدًا من المرونة في تصميم النظام، حيث تسمح ببناء أنظمة شمسية أكبر وأكثر تعقيدًا باستخدام مكونات أقل. نتيجة لذلك، أصبحت الخلايا الشمسية المتداخلة تحظى بشعبية متزايدة بين المثبتين الذين يسعون إلى تعظيم إمكانات خرج أنظمتهم.

الخلاصة

تقدم أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية مزايا وعيوبًا فريدة. أفضل نوع لاحتياجاتك يعتمد على ميزانيتك واحتياجاتك الخاصة وأهدافك. من المهم البحث عن الأنواع المختلفة ومقارنة ميزاتها وعيوبها قبل اتخاذ قرار.

نصائح إضافية

عند اختيار نوع الخلية الشمسية، ضع في اعتبارك كفاءة التحويل وتكلفة الوحدة ومتانة الخلية وضمان الشركة المصنعة.

احصل على عروض أسعار من متعددين من المثبتين قبل اتخاذ قرار.

تأكد من أن المثبت مرخصًا ومؤمنًا عليه ولديه خبرة في تركيب نوع الخلية الشمسية التي تختارها.

مع التخطيط الدقيق والبحث، يمكنك اختيار نوع الخلية الشمسية المناسب لاحتياجاتك والاستمتاع بفوائد الطاقة الشمسية لسنوات قادمة.