ممارسة استخدام الوحدات الكهروضوئية أحادية ومتعددة الكريستالات في الألواح الشمسية

يناقش المقال الاستخدام العملي للبلورات أحادية السليكون ومتعددة البلورات في إنتاج أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية الحديثة ، فضلاً عن الاختلافات بين هذه الأنواع الموجودة من الوحدات الشمسية.

لا يزال الكثير من الناس على وجه الأرض يعتمدون إلى حد كبير على مصادر الطاقة مثل الغاز والحطب وزيت الوقود والكيروسين ، وما إلى ذلك ، مما يزيد من إلحاق الضرر بالبيئة. لذلك ، فإن إدخال مصادر بديلة للطاقة في حياتهم ، مثل الرياح والإشعاع الشمسي والطاقة المائية ، يفيدهم من وجهة نظر بيئية وأخلاقية واقتصادية.

في التطور المستقبلي للبشرية ، من المرجح أن تترك مصادر الطاقة غير المتجددة مجال الطاقة لتوفيرها وسيتم أخذ مكانها مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة المائية والشمسية. يتعلق الأمر بطاقة الإشعاع الشمسي وإمكانية استخدامها من قبل الناس ، وسنتحدث إليكم اليوم في مقالتنا.

ما هي الوحدات الكهروضوئية أحادية البلورية ومتعددة الكريستالات؟

حاليًا ، من بين جميع أنواع الخلايا الشمسية ، فإن الألواح الشمسية هي الأكثر انتشارًا بين السكان: أحادي البلورية وعديد البلورات ، وغالبًا ما يُطلق على الأخير أيضًا "الألواح الشمسية متعددة البلورات".

ألواح أحادية البلورية.

تتكون اللوحة أحادية البلورية هيكليًا من عشرات من السيليكون الوحدات الكهروضوئيةجمعت في لوحة واحدة. يتم تركيب هذه الخلايا الكهروضوئية في غلاف من الألياف الزجاجية موثوق ودائم يوفر حماية جيدة لهذه الوحدات الكهروضوئية ، من الغبار والرطوبة الجوية.

يسمح تصميم الألواح الشمسية هذا لهم بالعمل في مجموعة متنوعة من الظروف - سواء في البحر أو على الأرض. يحدث تحول الطاقة الضوئية الشمسية في الألواح الشمسية إلى طاقة كهربائية بسبب التأثير الكهروضوئي لتحويل الطاقة في الوحدات الكهروضوئية للألواح الشمسية نفسها.

مادة إنتاج الألواح الشمسية أحادية البلورية هي السيليكون عالي النقاوة ، والذي يستخدم أيضًا لإنتاج أجهزة أشباه الموصلات في الإلكترونيات وقد تم اعتماده جيدًا في الصناعة الحديثة. قضبان البلورة أحادية السيليكون تنمو ببطء «ويتم سحبها من ذوبان السيليكون ، ثم يتم تقطيعها إلى قطع بسمك 0.2-0.4 مم وتستخدم بالفعل بعد معالجتها اللاحقة لإنتاج الخلايا الكهروضوئية التي تشكل الطاقة الشمسية الألواح.

تُظهر ممارسة استخدام الألواح الشمسية الحديثة أنه لسنوات عديدة واحدة من أكثر الألواح الشمسية شيوعًا والأكثر طلبًا في العالم - الألواح الشمسية أحادية البلورية موجودة. تبلغ كفاءة الألواح أحادية البلورية حوالي 15-17٪.

ألواح متعددة الكريستالات.

عندما يبرد السيليكون المصهور ببطء ، يتم الحصول على السيليكون متعدد البلورات منه ، والذي يستخدم في صناعة الألواح الشمسية متعددة البلورات. وفي هذه الحالة ، يتم حذف عملية سحب بلورات السيليكون من المصهور تمامًا ، وتكون العملية نفسها أقل كثافة في العمل مما هو عليه في إنتاج السيليكون أحادي البلورية ، وبالتالي فإن هذه الخلايا الشمسية أرخص. ومع ذلك ، فإن العيب الكبير للسيليكون متعدد الكريستالات هو أنه يحتوي على مناطق ذات حدود حبيبية تؤدي إلى تدهور طفيف في جودته.

يتكون إطار الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات (الوحدات) من الألومنيوم ومغطى بمركب خاص مضاد للتآكل ، وهو أسود اللون. يتم تحقيق الجودة العالية والمتانة لمثل هذا الهيكل هنا من خلال التثبيت الآمن للرقائق على ظهر كل إطار وختم الحواف بإحكام. جميع عناصر الألواح الشمسية متعددة الكريستالات مغطاة بصفائح خاصة مقاومة لدرجات الحرارة القصوى ، وكذلك لتأثيرات الثلج والمطر.

للإجابة على سؤال أيهما أفضل - بلورات "أحادية" أو "بولي" ، وبالتالي ، أنواع الخلايا الشمسية ، يجب أولاً فهم الاختلافات والتشابهات بينهما.

الاختلافات الرئيسية بين أنواع الخلايا الشمسية "أحادية" و "بولي".

1. يتمثل الاختلاف الرئيسي والأساسي بين هذين النوعين من الخلايا الشمسية في كفاءتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. تتمتع الألواح أحادية البلورية اليوم أثناء الإنتاج الضخم بكفاءة تحويل للطاقة الشمسية تصل إلى 22٪ كحد أقصى ، وتلك المستخدمة في تكنولوجيا الفضاء تصل إلى 38٪. ويرجع ذلك إلى نقاء مادة السيليكون أحادية البلورة الخام ، والتي تصل في مثل هذه البطاريات إلى ما يقرب من 100٪.

بالنسبة للألواح متعددة الكريستالات المتوفرة تجاريًا ، تكون كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء أقل بكثير من تلك الخاصة بالألواح أحادية البلورية وتصل إلى 18٪ كحد أقصى. ترجع مؤشرات الكفاءة المنخفضة لهذا النوع من البطاريات إلى حقيقة أنه بالنسبة لإنتاجها ، لا يتم استخدام السيليكون الأساسي النقي فحسب ، بل أيضًا المواد الخام من الخلايا الشمسية المعاد تدويرها ، إلخ. خفيف ، لذلك بنفس القوة لأنواع مختلفة من البطاريات - سيكون حجمها أصغر.

2. فيما يتعلق بالمظهر - انتبه إلى ما يلي. الألواح الشمسية أحادية البلورية لها زوايا دائرية وسطح مستو. يرتبط استدارة أشكالها هنا بحقيقة أن السيليكون أحادي البلورية أثناء إنتاجه يتم الحصول عليه في الفراغات الأسطوانية. خلايا الوحدة الشمسية متعددة الكريستالات لها شكل مربع لأن فراغاتها أثناء التصنيع مربعة أيضًا. من خلال هيكلها ، يكون لون البلورات المتعددة غير متجانس ، لأن تكوين السيليكون متعدد الكريستالات غير متجانس أيضًا ويتضمن العديد من السليكون البلوري المختلف ، بالإضافة إلى كمية صغيرة من الشوائب.

3. فيما يتعلق بسياسة أسعار الوحدات الشمسية ، تعد الخلايا الشمسية أحادية البلورة أغلى قليلاً (بحوالي 10٪) من سعر الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات - إذا أخذنا بالطبع من حيث قدرتها. ربما تكون قد فهمت بالفعل ، فإن التكلفة العالية للخلايا الشمسية أحادية البلورية ترتبط في المقام الأول بالعملية الأكثر تكلفة لتصنيع وتنقية السيليكون أحادي البلورية الأصلي.

خاتمة.

بتلخيص القليل مما قيل ، يمكننا أن نفترض أن المعايير الرئيسية التي نختار من خلالها البطاريات الشمسية لمحطة الطاقة الشمسية لدينا ، على سبيل المثال ، لمنزل ريفي - لا تعتمد على نوع الخلايا الكهروضوئية المستخدمة فيها. إذا أردنا إصدارًا أكثر اقتصادا ، فسيقع اختيارنا على الوحدات الشمسية متعددة الكريستالات - والتي ، بنفس الطاقة ، ستكون أكبر قليلاً في المساحة من الوحدات أحادية البلورية ، لكنها أرخص قليلاً. لا يلعب لون سطح الألواح الشمسية نفسها أي دور في اختيارها ، ضع ذلك في الاعتبار!

دعنا نقول بضع كلمات أخرى حول استخدام الألواح الشمسية في العالم حسب أنواعها. في المقام الأول هنا ، مع حجم مبيعات يبلغ 52.9٪ ، توجد ألواح شمسية متعددة الكريستالات أرخص ثمناً ، والمركز الثاني بحق ، من حيث المبيعات ، ينتمي إلى ألواح السيليكون أحادية البلورية ، والتي تبلغ حوالي 33.2٪ في السوق. تحتل الألواح غير المتبلورة وغيرها من الألواح الشمسية المرتبة الثالثة من حيث المبيعات ، وتبلغ نسبتها إلى إجمالي سوق المبيعات 13.9٪ (لم نأخذها في الاعتبار في المقالة).