ما لا تعرفه عن ألواح الطاقة الشمسية

ما لا تعرفه عن ألواح الطاقة الشمسية

هل تبحث عن لوحة الطاقة الشمسية المناسبة لمنزلك هل تعلم أن احتياجات العالم من الطاقة لمدة عام واحد يمكن تغطيتها بواسطة توليد الطاقة الشمسية لمدة دقيقة واحدة فقط؟ في الواقع ، في غضون 24 ساعة ، تكون الشمس قادرة على توليد طاقة أكثر مما سيستهلكه جميع السكان خلال 27 عامًا.

وبالتالي ، فإن الطاقة الشمسية ليست فقط مصدرًا موثوقًا به ودائمًا للطاقة فحسب ، بل هي أيضًا مصدر فعال من حيث التكلفة وفعال للغاية ، إذا كانت الأنواع المختارة من الألواح الشمسية والبيئة متطابقة تمامًا مع بعضها البعض. نمت هذه الآفاق الواعدة في صناعة بذلت الكثير من الجهد لتطوير تقنيات فعالة لتوليد واستخدام وتخزين طاقة الشمس باستخدام أنواع مختلفة من الألواح الشمسية وتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء ذات قيمة.

عند النظر إلى الرسم البياني أدناه ، يصبح من السهل رؤية الزيادة السريعة في توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية التي حدثت خلال العامين الماضيين في المملكة المتحدة. في غضون عام واحد (2014-2015) ، زاد توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية بنسبة 87٪ تقريبًا.

قلة من الناس على دراية بالتقنيات المختلفة الموجودة في السوق للطاقة الشمسية مثل الطاقة الحرارية الشمسية وتسخين المياه بالطاقة الشمسية.

في حين أن هذه البدائل للأنواع الكلاسيكية للألواح الشمسية تستخدم بشكل أساسي لتسخين المياه ، تقدم الفقرات التالية مقدمة أكثر تفصيلاً للأنواع المختلفة من الألواح الشمسية المستخدمة لتوليد الكهرباء الخضراء. أدت عدة عقود من البحث والعمل والتطوير إلى مجموعة واسعة من أنواع مختلفة من الألواح الشمسية المتاحة الآن في السوق للألواح الشمسية.

لإعطاء نظرة عامة أوسع ، جمعنا لك في موقع مرافئ بعض المعلومات المفيدة حول الأنواع الأكثر شيوعًا وخصوصية من الألواح الشمسية.

كيفية تصنيف الأنواع المختلفة من الألواح الطاقة الشمسية

تخدم الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية احتياجات وأغراض مختلفة. للحصول على نظرة عامة سريعة ، تحقق من دليل الألواح الشمسية النهائي لدينا ، للحصول على وصف مفصل حول الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية ،
بالنظر إلى أن ضوء الشمس يمكن استخدامه بشكل مختلف سواء على الأرض أو في الفضاء يشير إلى حقيقة أن الموقع بحد ذاته عامل مهم عندما يتعلق الأمر باختيار أحد أنواع الألواح الشمسية على الآخر.

غالبًا ما يعني التمييز بين الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية التفريق بين الألواح الشمسية أحادية الوصلات ومتعددة الوصلات - أو الأجيال الأولى أو الثانية أو الثالثة. تختلف الوصلات الأحادية والمتعددة في عدد الطبقات الموجودة على اللوحة الشمسية التي ستراقب ضوء الشمس ، بينما يركز التصنيف حسب التوليد على المواد وكفاءة الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية.

ألواح الطاقة شمسية من الجيل الأول

هذه هي الأنواع التقليدية من الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية أو البولي سيليكون وهي الأكثر استخدامًا في المناطق المحيطة التقليدية.

الألواح الطاقة الشمسية أحادية البلورية (Mono-SI)

الألواح الشمسية أحادية البلورية (Mono-SI) هذا النوع من الألواح الشمسية (مصنوع من السيليكون أحادي البلورية) هو الأنقى. يمكنك التعرف عليها بسهولة من المظهر الداكن الموحد والحواف الدائرية. النقاوة العالية للسيليكون تجعل هذا النوع من الألواح الشمسية يتمتع بأحد أعلى معدلات الكفاءة ، حيث تصل أحدثها إلى أكثر من 20٪.

تتميز الألواح أحادية البلورية بإنتاج طاقة عالية ، وتشغل مساحة أقل ، وتدوم أطول. بالطبع ، هذا يعني أيضًا أنها أغلى مجموعة. ميزة أخرى يجب مراعاتها هي أنها تميل إلى أن تكون أقل تأثراً بدرجة طفيفة بدرجات الحرارة المرتفعة مقارنةً بألواح الكريستالات.

الألواح الشمسية الكريستالات (Poly-SI)
الألواح الشمسية الكريستالات (p-SI)

يمكنك تمييز هذه الألواح بسرعة لأن هذا النوع من الألواح الشمسية به مربعات ، وزواياها غير مقطوعة ، وله مظهر أزرق مرقط. يتم تصنيعها عن طريق إذابة السيليكون الخام ، وهي عملية أسرع وأرخص من تلك المستخدمة في الألواح أحادية البلورية.

يؤدي هذا إلى انخفاض السعر النهائي ولكن أيضًا انخفاض الكفاءة (حوالي 15٪) ، وانخفاض كفاءة المساحة ، وعمر افتراضي أقصر نظرًا لتأثرها بدرجات الحرارة المرتفعة بدرجة أكبر. ومع ذلك ، فإن الاختلافات بين أنواع الألواح الشمسية أحادية ومتعددة البلورات ليست كبيرة جدًا وسيعتمد الاختيار بشدة على وضعك المحدد. يوفر الخيار الأول كفاءة مساحة أعلى قليلاً بسعر أعلى قليلاً ولكن مخرجات الطاقة هي نفسها بشكل أساسي.

الجيل الثاني من الألواح الشمسية

هذه الخلايا هي أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة وتستخدم بشكل أساسي في محطات الطاقة الكهروضوئية ، المدمجة في المباني أو الأنظمة الشمسية الأصغر.

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (TFSC)
الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (TFSC)

إذا كنت تبحث عن خيار أقل تكلفة ، فقد ترغب في النظر في الأغشية الرقيقة. يتم تصنيع الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عن طريق وضع فيلم واحد أو أكثر من المواد الكهروضوئية (مثل السيليكون أو الكادميوم أو النحاس) على طبقة سفلية. هذه الأنواع من الألواح الشمسية هي الأسهل في الإنتاج ووفورات الحجم تجعلها أرخص من البدائل بسبب قلة المواد اللازمة لإنتاجها.

كما أنها مرنة - مما يفتح الكثير من الفرص للتطبيقات البديلة - وأقل تأثرًا بدرجات الحرارة المرتفعة. القضية الرئيسية هي أنها تشغل مساحة كبيرة ، مما يجعلها بشكل عام غير مناسبة للمنشآت السكنية. علاوة على ذلك ، فهي تحمل أقصر الضمانات لأن عمرها الافتراضي أقصر من الأنواع الأحادية الكريستالات من الألواح الشمسية. ومع ذلك ، يمكن أن تكون خيارًا جيدًا للاختيار من بين أنواع مختلفة من الألواح الشمسية حيث تتوفر مساحة كبيرة.

الخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة (A-Si)

هل سبق لك استخدام آلة حاسبة للجيب تعمل بالطاقة الشمسية؟ نعم؟ ثم رأيت بالتأكيد هذه الأنواع من الألواح الشمسية من قبل. تعد الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور من بين الأنواع المختلفة للألواح الشمسية ، وهي تلك المستخدمة بشكل أساسي في حاسبات الجيب هذه. يستخدم هذا النوع من الألواح الشمسية تقنية ثلاثية الطبقات ، وهي الأفضل في مجموعة الأغشية الرقيقة.

فقط لإعطاء انطباع موجز عن معنى "النحافة" ، في هذه الحالة ، نتحدث عن سمك 1 ميكرومتر (واحد على مليون من المتر). مع معدل كفاءة يبلغ 7٪ فقط ، تكون هذه الخلايا أقل فعالية من خلايا السيليكون البلورية - التي يبلغ معدل كفاءتها حوالي 18٪ - ولكن الميزة هي حقيقة أن خلايا A-Si منخفضة التكلفة نسبيًا.

الجيل الثالث من الألواح الشمسية

تشتمل الألواح الشمسية من الجيل الثالث على مجموعة متنوعة من تقنيات الأغشية الرقيقة ولكن معظمها لا يزال في مرحلة البحث أو التطوير. بعضها يولد الكهرباء باستخدام المواد العضوية ، والبعض الآخر يستخدم المواد غير العضوية (CdTe على سبيل المثال).

خلية شمسية هجينة بيولوجية

تعد الخلايا الشمسية Biohybrid أحد أنواع الألواح الشمسية ، والتي لا تزال في مرحلة البحث. تم اكتشافه من قبل فريق من الخبراء في جامعة فاندربيلت. تكمن الفكرة وراء هذه التقنية الجديدة في الاستفادة من النظام الضوئي 1 وبالتالي محاكاة العملية الطبيعية لعملية التمثيل الضوئي. في حال كنت ترغب في معرفة المزيد حول كيفية عمل الخلايا الشمسية الهجين الحيوي بالتفصيل ، اقرأ المزيد عنها في المجلة الأمريكية للبصريات والضوئيات. يشرح بشكل أكثر تفصيلاً كيفية عمل هذه الخلايا. تتشابه العديد من المواد المستخدمة في هذه الخلية مع الطرق التقليدية ، ولكن فقط من خلال الجمع بين الطبقات المتعددة من النظام الضوئي 1 ، يصبح التحويل من المواد الكيميائية إلى الطاقة الكهربائية أكثر فاعلية (حتى 1000 مرة أكثر كفاءة من أنواع الجيل الأول من الألواح الشمسية).

كادميوم تيلورايد الخلايا الشمسية (CdTe)

من بين مجموعة الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية ، تستخدم هذه التقنية الكهروضوئية الكادميوم تيلورايد ، الذي يتيح إنتاج الخلايا الشمسية بتكلفة منخفضة نسبيًا وبالتالي وقت استرداد أقصر (أقل من عام). من بين جميع تقنيات الطاقة الشمسية ، هذه هي التقنية التي تتطلب أقل كمية من المياه للإنتاج. مع مراعاة وقت استرداد الطاقة القصير ، ستحافظ الخلايا الشمسية CdTe على انبعاثات الكربون عند أدنى مستوى ممكن. العيب الوحيد لاستخدام كادميوم تيلورايد هو خصائصه السامة ، إذا تم تناوله أو استنشاقه. في أوروبا على وجه الخصوص ، يعد هذا أحد أكبر الحواجز التي يجب التغلب عليها ، حيث يشعر الكثير من الناس بقلق بالغ بشأن استخدام التكنولوجيا وراء هذا النوع من الألواح الشمسية.

الخلايا الكهروضوئية المركزة (CVP و HCVP)

تولد الخلايا الكهروضوئية المركزة طاقة كهربائية تمامًا كما تفعل الأنظمة الكهروضوئية التقليدية. تتمتع هذه الأنواع متعددة الوصلات من الألواح الشمسية بمعدل كفاءة يصل إلى 41٪ ، وهو أعلى معدل حتى الآن من بين جميع الأنظمة الكهروضوئية.

يرتبط اسم خلايا CVP بما يجعلها فعالة للغاية ، مقارنةً بالأنواع الأخرى من الألواح الشمسية: تُستخدم أسطح المرآة المنحنية والعدسات وأحيانًا أنظمة التبريد لتجميع أشعة الشمس وبالتالي زيادة كفاءتها.

وبهذه الطريقة ، أصبحت خلايا CVP واحدة من أكثر الألواح الشمسية كفاءة ، مع أداء عالٍ ومعدل كفاءة يصل إلى 41٪. ما تبقى هو حقيقة أن هذه الألواح الشمسية CVP لا يمكن أن تكون فعالة إلا إذا واجهت الشمس بزاوية مثالية. من أجل الوصول إلى معدلات الكفاءة العالية ، يكون جهاز تعقب الطاقة الشمسية داخل اللوحة الشمسية مسؤولاً عن تتبع الشمس.

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية وخيارات الطاقة الخضراء الأخرى ، فما عليك سوى ملء النموذج غير الملزم في الأعلى والاستفادة من خدمتنا البسيطة والخالية من الالتزامات. يمكن أن توفر لك Greenmatch ما يصل إلى 4 عروض أسعار من موردين موثوقين وعالي الجودة