مع اختراع الألواح الشمسية، أصبح نطاق مصادر الطاقة الأفضل والأكثر استدامة جزءًا من حياتنا. حتى الآن، لبت الألواح الشمسية، بأنواعها الثلاثة الأساسية: أحادية البلورة، ومتعددة البلورات، والألواح الكهروضوئية الرقيقة، الطلب المتزايد عليها. ولكن هل تعلم بوجود ألواح شمسية نصف خلية؟ ألم تسمع بها من قبل؟ حسنًا، تعرّف عليها اليوم، بالإضافة إلى أنواع الألواح الشمسية نصف الخلية.
ما هي الألواح الشمسية نصف الخلية؟ ما الغرض منها؟
تُعرف اللوحة الشمسية المكونة من ألواح شمسية سلكية نصف مقطوعة باسم اللوحة الشمسية نصف الخلية. تُقطع خلايا السيليكون الشمسية التقليدية إلى نصفين باستخدام الليزر، ثم تُوصل معًا لتكوين لوح. تحتوي هذه اللوحة الشمسية على وحدتين، حيث تحتوي اللوحة الشمسية القياسية ذات 60 خلية أو 72 خلية على 60 و72 خلية، بينما تحتوي اللوحة الشمسية نصف الخلية ذات الـ 60 خلية على 120 خلية نصف مقطوعة، وتحتوي اللوحة الشمسية ذات 72 خلية على 144 خلية نصف مقطوعة. ستساعدك الخصائص التالية على فهم الغرض من اللوحة الشمسية نصف الخلية.
1. تحسين الأداء في الإضاءة المنخفضة
بالمقارنة مع الألواح الشمسية التقليدية، فإن الخلية الشمسية نصف الخلية لديها أقل تأثير لظروف الظل والإضاءة المنخفضةيعود ذلك إلى اختلاف طفيف في التوصيلات الكهربائية بين النوعين. تُوصَل الخلايا الشمسية نصف المقطوعة بالتتابع في صفين. إذا كان أحد الصفوف مظللاً، فلن يكون هناك فقدان كبير للطاقة، حيث يتأثر سدس إجمالي إنتاج الطاقة فقط.
2. قوة التحمل
مع مضاعفة عدد الخلايا والصفوف تزداد أيضًا المتانة الكلية للألواح الشمسية نصف الخلوية، مما يجعلها أكثر موثوقية وأقل حساسية للشقوق الدقيقة. كما يتحسن أداؤها العام.
3. عدد أقل من النقاط الساخنة
مع الخلايا الشمسية المقطوعة إلى نصفين، يتم استخدام سلاسل الخلايا المزدوجة مع نصف الكمية فقط من يتم إنتاجه مما يسبب أقل ضرر ممكن إلى الألواح التي تزيد من عمر الوحدة من خلال تحسين مقاومة الضرر الناتج عن النقاط الساخنة.
4. أداء السعر
مع ضمان انخفاض تكلفة الطاقة المستوية (LCOE)، فإن التكلفة الإجمالية كما يتم تقليل تكلفة نظام الألواح الشمسيةتتميز هذه الخلايا الشمسية بفترة استرداد أسرع دون المساس بجودتها وإنتاجيتها.
5. تقليل فقدان الطاقة
تعتبر خسائر الطاقة في نظام الألواح الشمسية شائعة بسبب مقاومة عالية، والذي يُقلل باستخدام خلايا شمسية نصف مقطوعة. تُوصل خليتا شمسيتان (قطعتان من الخلايا الشمسية نصف مقطوعة) معًا لتعزيز نقل التيار في جميع أنحاء النظام. يُقيد تصميم خماسي القضبان حركة الإلكترونات في الدائرة، مما يزيد بدوره من النقل ويُقلل من قوة المقاومة الداخلية.
6. تحمل الظل
يتم تقييد فقدان الطاقة من الجزء المظلل، وليس من اللوحة بأكملها، بواسطة ثنائيات الالتفافية. يُنشأ مسار جديد داخل الدائرة ليتجنب التيار الأجزاء المظللة بفعالية وينتقل إلى الأجزاء غير المظللة. في ظروف الظل الجزئي، تمت زيادة الكفاءة بهذه الطريقة، مع تقليل تأثير التظليل. بعد ذلك، لنتعرف على تقنية نصف الخلية.
اقرأ أيضا: توصيل الألواح الشمسية على التوالي مقابل التوازي
ما هي تقنية نصف الخلية؟
يتم استخدام تكنولوجيا الليزر في قطع الخلية الشمسية إلى نصفين تُعرف هذه الخلايا فيما بعد بالخلايا المزدوجة. ثم تُحسّن تقنية الخلايا الشمسية نصفية الخلية، التي تجمع بين أحدث التقنيات، متانة وكفاءة الخلية الشمسية الواحدة واللوح الشمسي ككل. علاوة على ذلك، تتضمن تقنية الخلايا نصفية الخلية منتجين اثنين.
- ريك سولار تعتبر شركة رائدة في تكنولوجيا نصف الخلية، وقدمت أول خلية نصفية لها في عام 2014.
- ترينا سولار كما تقوم أيضًا بتصنيع الألواح الشمسية الكبيرة الحجم باستخدام تقنية نصف الخلية.
انظر أيضا: تقنية القضبان المتعددة في الألواح الشمسية
كيف تعمل الخلية الشمسية نصف المقطوعة؟ هل يمكن لنصف الخلية أن تعمل بشكل مستقل؟
التيار الناتج عن خلية شمسية نصف مقطوعة هو أيضًا نصف التيار الناتج عن لوحة شمسية نصف خلية مقارنةً بخلية شمسية كاملة. كما أن المقاومة ستنخفض إلى الربع. خطوة أخرى في كيفية عمل الخلية الشمسية نصف المقطوعة هي توصيل الأسلاك. يتم توصيلها معًا لجعل اللوحة الشمسية تعمل تُنتج نفس كمية التيار التي تُنتجها الألواح الشمسية التقليدية، ولكن مع انخفاض المقاومة إلى النصف. يُوزّع التيار الداخلي داخل هذه الخلايا نصف المقطوعة على كامل النظام، مما يُحسّن من أدائه.
هل تتساءل هل يمكن لنصف خلية أن يعمل بشكل مستقل؟ لا، لا يمكن لنصف خلية أن يعمل بشكل مستقل لأنه يحتاج إلى أن يكون سلكيًا مع نصفه الآخر ليتدفق التيار عبر الخيوط. بعد ذلك، لنتعرف على اختبار الألواح الشمسية نصف الخلوية.
ما هو اختبار نصف الخلية الشمسية؟
تخضع لوحة الطاقة الشمسية نصف الخلية لاختبارات كفاءة مماثلة لنظيرتها خلية كاملة لوحة شمسية. اختباراتها مهمة لأنها تحدد كفاءتها وخصائصها المهمة الأخرى. يجب أن تستوفي كل لوحة شمسية شروط الاختبار القياسية (STC).
1. اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC): إنها تضع المعايير التي يجب على مرافق الاختبار الأخرى الالتزام بها.
- معايير IEC 61215 لوحدات الطاقة الشمسية الأرضية المصنوعة من السيليكون البلورياختبار الخصائص الكهربائية، مثل مقاومة العزل وتيار التسرب الرطب، واختبار الحمل الميكانيكي للرياح والثلوج. بالإضافة إلى اختبارات مناخية للبقع الساخنة، والرطوبة والتجمد، وتأثير البَرَد، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، والتعرض الخارجي.
- معيار IEC 61730 لسلامة وحدة الطاقة الكهروضوئية يتناول هذا الكتاب جوانب السلامة المتعلقة بالألواح الشمسية عند النظر في بنائها لتقييم السلامة الكهربائية والحرارية والحريقية والميكانيكية.
- IEC 62716 اختبار تآكل الأمونيا للخلايا الكهروضوئية (PV) لتحديد مقاومة الألواح الشمسية للأمونيا. تُستخدم هذه الاختبارات غالبًا في المزارع وبالقرب من المواشي.
- اختبار تآكل ضباب الملح IEC 61701 إذا تم تركيب ألواح على منزل على الشاطئ، تُستخدم رذاذات الملح لفحص الأضرار المادية، مثل انفصال الطبقات أو تآكل الألواح.
- IEC 60068-2-68 اختبار مقاومة النفخ والرمل لتحديد مدى قدرة اللوحة على التحمل في بيئة صحراوية رملية.
2. مختبرات أندررايترز (UL): شركة عالمية لإصدار شهادات السلامة مقرها الولايات المتحدة.
- UL 1703 اختبار الألواح للمخاطر المناخية والشيخوخة بالإضافة إلى مخاطر الحرائق والميكانيكا والكيميائية والكهربائية.
- UL 61730 يجمع بين إجراءات الاختبار ومعايير UL 1703 و IEC 61730 مع الموافقة الدولية الكاملة من حيث سلامة وأداء الألواح الشمسية.
اقرأ أيضا: كم فولت تنتجه اللوحة الشمسية؟
لماذا يُطلق على نصف الخلية اسم نصف الخلية؟ ما هي أنواع الألواح الشمسية نصف الخلية؟
حسنًا، يُسمى نصف الخلية بنصف الخلية لأن الخلية الكاملة تُقطع إلى نصفين بالليزر. تُعرفان معًا بالخليتين التوأم. أعتقد أنك تساءلت لماذا يُطلق على نصف الخلية اسم نصف الخلية.
في أنواع الألواح الشمسية نصف الخلية، تحصل على كليهما أحادي البلورية ومتعدد البلورات خيارات الألواح الشمسية. يُفضّل الناس الألواح الشمسية أحادية البلورة نصف المقطوعة نظرًا لكفاءتها العالية، ويزداد أداؤها مع الخلايا الشمسية نصف المقطوعة. بعد ذلك، لنتعرّف على مزايا وعيوب الألواح الشمسية نصف الخلية.
انظر أيضا: 3 أنواع رائدة من أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
ما هي مزايا وعيوب الألواح الشمسية نصف الخلية؟
تُعدّ المقاومة المنخفضة ميزةً إضافيةً للألواح الشمسية نصف الخلوية. إليك قائمة بمزايا وعيوب الألواح الشمسية نصف الخلوية.
1. مزايا
- زيادة الكفاءة:أثناء التثبيت، يتم توفير المساحة لزيادة المسافة المكانية للخلايا وبالتالي زيادة الكفاءة.
- زيادة توليد الطاقة:مع زيادة انعكاس الضوء الداخلي من الطبقة الخلفية إلى الخلية، هناك زيادة في توليد الطاقة.
- طلاء معدني أقل:يتطلب الأمر تقليل عملية التمعدن مما يقلل المقاومة الداخلية مع زيادة تدفق التيار.
- انخفاض درجة حرارة التشغيل:مع التوازن المناسب للتيار بين المناطق المظللة وغير المظللة للوحة الشمسية، يتم أيضًا تقليل درجة حرارة التشغيل الإجمالية.
2. العيوب
- غالية:إن قطع الخلية الشمسية إلى نصفين باستخدام تقنية الليزر إلى جانب التطورات التكنولوجية الإضافية الأخرى يجعل أسعار التصنيع أعلى، وبالتالي تزيد التكلفة الإجمالية أيضًا.
- لحام كوي:من الممكن أن يتم لحام الخلايا معًا مما قد يؤدي إلى تقليل الكفاءة والمتانة.
- خلل داخلي:هناك احتمالية حدوث ذلك بعد قطع الخلية إلى نصفين، وهو ما قد يؤدي إلى تقليل المتانة الشاملة وكفاءة الألواح.
انظر أيضا: 10 مزايا وعيوب طاقة المحيطات
هل الألواح الشمسية نصف الخلوية أفضل؟ ما هي كفاءة الألواح الشمسية نصف المقطوعة؟
بعد معرفة مزايا وعيوب الألواح الشمسية نصف الخلية، لا بد أنك ترغب أيضًا في معرفة ما إذا كانت هذه الألواح أفضل. الإجابة هي نعم، الألواح الشمسية نصف الخلية أفضل من حيث الكفاءة والأداء. كفاءة الألواح الشمسية نصف المقطوعة أعلى من نظيراتها الكاملة. إليك قائمة بالعوامل التي تجعلها أكثر كفاءة.
1. تصميم الصندوق: يعد تصميم صندوق الوصلات المنقسم أو المزدوج ميزة أخرى للوحة الشمسية نصف الخلية حيث إنه وحدة واحدة تربط الألواح الشمسية إلى باقي النظام عبر صمام ثنائي جانبي. في تقنية الخلايا المنقسمة، يُقسّم صندوق التوصيل إلى ثلاثة أجزاء، ويحتوي كل جزء على صمام ثنائي جانبي وسلسلة داخلية.
2. تقنية تخميل الخلايا: تُعرف عملية ترسيب طبقة عازلة فريدة على ظهر الخلية الشمسية فوق طبقة معدنية من الألومنيوم بالتخميل. هذا بالإضافة إلى باعث سلبي وملامسة خلفية تتيح تقنية (PERC) الحصول على أداء أفضل حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة، وبالتالي زيادة الكفاءة.
3. عدد قضبان التوصيل: يتم تجهيز الخلايا الشمسية بقضبان ناقلة معدنية شرائح رقيقة في مقدمة ومؤخرة كل لوح شمسي. تربط هذه الشرائط الألواح ببعضها وتسمح بتدفق التيار المستمر. في الألواح الشمسية نصف المقطوعة، يزداد عدد قضبان التوصيل، وبالتالي يزداد تدفق التيار. بعد ذلك، لنتعرف على أسعار الألواح الشمسية نصف المقطوعة.
اقرأ أيضا: ما مقدار الطاقة التي تنتجها لوحة شمسية بقوة 100 واط؟
ما هو سعر الألواح الشمسية نصف المقطوعة؟
عادةً، يبدأ نطاق سعر لوحة الطاقة الشمسية الخلوية نصف المقطوعة من حوالي 100 دولار للقطعة الواحدة مقابل 400 وات. عليك أن تدفع أكثر إذا كنت تفضل ذلك لوحات الجهد العاليومع ذلك، هناك عوامل أخرى تؤثر على السعر
- المتانة
- قدرة الطاقة
- المساحة المطلوبة للتثبيت
يتراوح نطاق أسعار الألواح الخلوية نصف المقطوعة بين 100 و2000 دولار أمريكي مقارنة بالألواح الشمسية التقليدية نظرًا لأن تكاليف التصنيع مرتفعة أيضًا.
حسناً، تعرّفتم اليوم على الألواح الشمسية نصف الخلية، وكانت هذه معلومة شيقة. ما الغرض من الألواح نصف الخلية؟ تكمن الإجابة على هذا السؤال في الجهود والخطوات المتواصلة التي يبذلها الصناعيون لزيادة كفاءة وأداء الألواح الشمسية. بالمناسبة، هل لديكم ألواح شمسية كاملة الخلية أم نصف خلية؟ نود أن نسمع آراءكم حول هذا الموضوع.
