تُعرف الألواح الشمسية تقنيًا باسم الألواح الكهروضوئية (PV) أو الألواح الكهروضوئية، لأن كل منها يتكون من خلايا كهروضوئية صغيرة مترابطة. بالمناسبة، هل لديك لوح شمسي؟ أي نوع لديك: بولي، أحادي، أم رقيق؟ نعم، هناك أنواع مختلفة من الألواح الشمسية بناءً على كفاءتها. سنتعرف اليوم بالتفصيل على ماهية الألواح الشمسية أحادية البلورة، وخصائصها ومزاياها.
ما هي اللوحة الشمسية أحادية البلورية؟
تُصنع هذه الخلايا من خلايا شمسية أحادية البلورة، مصنوعة من قطعة سيليكون واحدة. هذا يُسهّل مرور الكهرباء عبرها. سُميت هذه الخلايا باسم سبائك السيليكون الأسطوانية المصنوعة من سيليكون أحادي البلورة عالي الجودة.
تتميز الألواح أحادية البلورة بمساحة سطح أكبر بفضل تصميمها الهرمي، مما يُمكّنها من جمع المزيد من الطاقة الشمسية. ولأنها مصنوعة بدون أي مواد مختلطة، فإنها تُقدم أعلى كفاءة بين جميع أنواع الألواح الشمسية، ولذلك تُعتبر الخيار الأفضل جودةً في السوق.
اعتمادًا على حجمها، قد تحتوي لوحة أحادية البلورة واحدة على 60-72 خلية شمسية، ومن بينها اللوحة السكنية الأكثر استخدامًا والتي تحتوي على 60 خلية.
شرح المميزات:
- مساحة سطح أكبر بسبب نمطها الهرمي.
- يتم نشر السطح العلوي للألواح أحادية البلورة بالفوسفور، مما يخلق اتجاهًا سلبيًا كهربائيًا.
- السطح السفلي للوحة مشحون إيجابيا.
- تحتوي هذه الألواح على طبقة من نتريد السيليكون تعمل على تقليل الانعكاس وزيادة الامتصاص بشكل فعال.
- موصلات معدنية مطبوعة على الخلايا الشمسية أحادية البلورة لجمع الكهرباء المولدة.
العمل
على الرغم من أن الخلايا الكهروضوئية المستخدمة في الألواح الأحادية صغيرة جدًا، إلا أنها تتمتع بكفاءة عالية عند العمل معًا.
المعادلة التي تتحكم في العملية المعقدة هي: القدرة (P) = الجهد (V) * التيار (I)
تُولّد الألواح تيارًا مستمرًا (DC)، والذي يُحوّل بدوره إلى تيار متردد (AC) بواسطة عاكس شمسي. عادةً ما نمتلك أجهزة تعمل بالتيار المتردد، ولكن تتوفر أيضًا أجهزة تعمل بالتيار المستمر. عند الحاجة، يُمكن لطاقة التيار المستمر المُولّدة من الألواح تشغيل الأجهزة مباشرةً.
في الأيام المشمسة، يتم امتصاص المزيد من الطاقة، مما ينتج عنه المزيد من الكهرباء. ومع ذلك، فإنها تعمل بكفاءة حتى في الأيام الغائمة. ولكن هل تحتاج الألواح الشمسية الحلقية إلى ضوء الشمس المباشر ؟
الاستخدامات
- أنظمة الطاقة الشمسية لأسطح المنازل في المناطق الحضرية والريفية.
- لشحن الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات نظرًا لنطاق توليد الطاقة الخاص بها والذي يتراوح من 5 إلى 25 واط.
- تُستخدم في أنظمة الإضاءة في الحديقة وتعمل بشكل أفضل كألواح مستقلة لإضاءة الشوارع.
- يوصى به لأنظمة الطاقة الشمسية واسعة النطاق مثل تلك الموجودة على سترات مساحات الأراضي غير القابلة للزراعة.
- يتم استخدامها لتشغيل الأفران والثلاجات، ويمكنها توليد ما بين 40 إلى 130 واط.
انظر أيضًا: عدد الألواح الشمسية والبطاريات اللازمة لتزويد منزل بالطاقة
قوة الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة
تنتج الألواح أحادية البلورية في الغالب ما بين 250 و400 واط. وتنتج الألواح أحادية البلورية ذات 60 خلية ما بين 310 و350 واط في المتوسط. وبفضل تركيبها أحادي البلورة، تتمتع الألواح أحادية البلورية بأعلى سعة طاقة.
مرجع مرجعي: كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية لمنزلك
ملاحظة : قد تختلف الطاقة المنتجة من مصنع لآخر ومن علامة تجارية لأخرى.
كفاءة الألواح الشمسية أحادية البلورة
تُعتبر هذه الألواح الأكثر كفاءةً، حيث تتراوح كفاءتها بين 15% و20% ، أو حتى أعلى. وتتصدر الألواح أحادية البلورة قائمة الألواح من حيث الكفاءة. ويعني تصنيف الكفاءة أن ما بين 15% و20% فقط من ضوء الشمس الساقط عليها يتم امتصاصه وتحويله إلى كهرباء.
هل تعلم : في عام 2019، سجل المختبر الوطني للطاقة المتجددة رقمين قياسيين عالميين جديدين باستخدام خلية شمسية سداسية الوصلات بكفاءة 47.1٪.
قد يختلف نطاق الكفاءة باختلاف المُصنِّعين. تنخفض الكفاءة الإجمالية للألواح الشمسية بنسبة مئوية معينة سنويًا بعد التركيب.
اقرأ أيضاً : كيف تختبر لوحة الطاقة الشمسية بدون جهاز قياس متعدد؟
تؤثر درجة الحرارة على كفاءة الألواح الشمسية أحادية البلورة
عموماً، يتراوح معامل درجة حرارتها بين -0.3% و-0.5% لكل درجة مئوية . في هذه الحالة، مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة (32 درجة فهرنهايت)، تفقد الخلايا أحادية البلورة مؤقتاً كفاءتها التي تتراوح بين 0.3% و0.5%.
حجم اللوحة أحادية البلورة
تشغل لوحة شمسية صغيرة بقدرة 5 واط مساحة أقل من قدم مربع واحد . يبلغ الحجم القياسي للخلية الشمسية 156 × 156 مليمترًا (6 × 6 بوصات) . تتوفر أحجام مختلفة حسب عدد الخلايا، لأن اللوحة الشمسية تُصنع من خلال توصيل الخلايا الشمسية بالتوازي.
| عدد الخلايا | 60 خلية | 72 خلية |
| عدد الصفوف | 6 | 6 |
| عرض الخلية | خلايا 6 | خلايا 6 |
| طول الخلية | خلايا 10 | خلايا 12 |
| المقاس | 39 بوصة * 65 بوصة (3.25 قدم * 5.5 قدم) | 39 بوصة * 77 بوصة (3.25 قدم * 5.42 قدم) |
وبالمثل، يتم تحديد حجم مجموعة الألواح الشمسية من خلال عدد الألواح وقوتها الكهربائية.
دليل مرجعي شامل: أبعاد وأحجام الألواح الشمسية
مزايا وعيوب الألواح الشمسية أحادية البلورية
| الايجابيات | سلبيات |
| كفاءة عالية وتتطلب مساحة أقل | أغلى من غيره |
| مقاومة عالية للحرارة بسبب نقاء المادة | إن عمليات الإنتاج ذات القطع الواحد تخلق الكثير من النفايات. |
| يعمل بشكل جيد في المناطق الغائمة وشدة الشمس المنخفضة | درجات الحرارة المرتفعة تؤثر على مستويات الأداء. |
عمر الألواح الأحادية
تأتي معظمها بضمانات لمدة 25 أو 30 عامًا . ومع ذلك، يمكنك توقع أن يدوم نظامك لمدة تصل إلى 40 عامًا أو أكثر.
يتحدد عمر الخلايا الشمسية بمعدل تدهورها (فقدان إنتاج الطاقة السنوي)، والذي يتراوح عادةً بين 0.3% و1%. أما معدل تدهور الألواح أحادية البلورة فيتراوح بين 0.35% و0.8% سنوياً.
العوامل التي تؤثر على عمر الألواح الأحادية هي كما يلي:
- سوء التركيب أو طريقة التركيب
- نظام رفوف معيب وأسلاك مكشوفة
- الأضرار المادية الناجمة عن الظروف الجوية القاسية
- وتيرة الاستخدام والبيئة العامة
- عدد الوقت ونوعية الصيانة التي تتلقاها الألواح
ملاحظة هامة : يمكنك تحديد أن كفاءة وعمر الألواح الشمسية آخذة في التناقص عندما يكون إنتاج الضوء والكهرباء أقل من المعتاد.
طرق الحفاظ على العمر أو زيادته:
- عمليات التفتيش المنتظمة إن اكتشاف المشكلة مبكرًا وإصلاحها أمر بالغ الأهمية.
- لوحات نظيفة مرة كل شهرين تقريبًا للحفاظ على معدلات الامتصاص والتحويل. تواجه الألواح المغطاة بالغبار أو الثلج أو الماء انخفاضًا في الإنتاجية. حتى فضلات الطيور، أو المياه المخزنة في حوافها، أو الحطام الموجود عليها، تُعدّ ضارة.
- بطارية احتياطية لتقليل الأحمال الكهربائية الثقيلة الناتجة عن الألواح الشمسية.
حسناً، اليوم، لم نتعرف فقط على ماهية الألواح الشمسية أحادية البلورة، بل تعرفنا أيضاً على قدرتها الكهربائية وكفاءتها وعمرها الافتراضي. صحيح أنها باهظة الثمن، لكنها تقدم أفضل خدمة وتدوم لأطول فترة. تفضل بزيارة قسم الطاقة الشمسية لدينا لمزيد من المدونات المفيدة.
