أنواع الخلايا الشمسية: أحادية البلورية ، متعددة البلورات ، رقيقة

في المناطق المشمسة من الكوكب ، حيث يكون مصدر الطاقة التقليدي مستحيلًا أو غير عملي وتركيب توربينات الرياح لسبب ما غير مناسب ، يمكن استخدام الألواح الشمسية (البطاريات). يتم تثبيت مجموعات الألواح الشمسية عالية الطاقة على أسطح المنازل الخاصة ، في الحدائق ، على السفن ، على الفوانيس. تُستخدم البطاريات الشمسية المحمولة لشحن الأدوات والبطاريات أثناء السفر لتشغيل أجهزة الاتصال اللاسلكي.

تعتبر الألواح الشمسية موثوقة ، ولا تحتوي على أجزاء متحركة ، ولا تتعرض للتآكل الميكانيكي مثل توربينات الرياح ، وهذا هو سبب كونها متينة للغاية ويمكن أن تخدم مالكها بشكل موثوق لعقود. دعونا نلقي نظرة على ماهية الألواح الشمسية وأنواعها الرئيسية.

الخلايا الشمسية أحادية البلورية

تتميز الألواح الشمسية أحادية البلورية بلون أسود أو أزرق داكن تقليدي. هذه الألواح مؤطرة بإطار من الألومنيوم ومغطاة بزجاج مقاوم للصدمات.

الخلايا الشمسية أحادية البلورية مصنوعة من السيليكون النقي فقط.يتجمد ذوبان السيليكون النقي ببطء عند ملامسته للبذرة ، مما ينتج عنه بلورة أسطوانية من السيليكون أحادية القطر يبلغ قطرها حوالي 20 سم ويصل طولها إلى مترين.

يتم تقطيع السبيكة الناتجة من السيليكون النقي إلى ألواح يبلغ سمك كل منها حوالي 300 ميكرومتر. تصل كفاءة هذه العناصر إلى 19٪ ، لأنه في هذه البنية المتعددة يتم ترتيب الذرات بطريقة تزود الإلكترونات بحركية أعلى في المقابل ، وتُظهر البطاريات منها كفاءة طاقة أعلى.

تم تجهيز الألواح بأقطاب كهربائية معدنية على شكل شبكات. عادةً ما تكون الخلايا الفردية للبطاريات أحادية البلورية في شكل مربعات ذات زوايا مقطوعة.

هذه العناصر فعالة للغاية ، والتصاميم الصناعية تظهر كفاءة حقيقية في منطقة 16٪ ، وبالتالي فإن عناصر من هذا النوع تكون أكثر تكلفة لكل 1 واط من تلك متعددة البلورات. مدة خدمتهم طويلة جدًا ، ويمكن أن تصل إلى 50 عامًا.

الخلايا الشمسية الكريستالات

الخلايا الشمسية الكريستالات الزرقاء الساطعة أرخص بكثير من الخلايا أحادية البلورية. العناصر الخاصة بهم ليست مصنوعة من بلورة واحدة من السيليكون ، لذلك يتم ترتيب ذرات السيليكون هنا بطريقة عشوائية.

الآن متوسط ​​كفاءة اللوح متعدد البلورات في حدود 13-15٪. ومع ذلك ، نظرًا لتوفره الواسع ، فإن هذا النوع من الخلايا شائع جدًا بين المستهلكين الذين يرغبون في الوصول إلى الطاقة الشمسية بأرخص سعر ممكن.

العيب الكبير للعناصر متعددة البلورات هو أنها تظهر هشاشة شديدة أثناء النقل. يبلغ الحد الأقصى لعمر الخدمة 25 عامًا.تتحسن عملية الإنتاج الصناعي للعناصر متعددة البلورات بمرور الوقت ، لذلك هناك أمل في أن يلحقوا في المستقبل بالبلورات الأحادية من حيث الكفاءة.

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أرخص في التصنيع من السيليكون أحادي البلورية والكريستالين. وهي تعتمد على أفلام البوليمر ، والسيليكون غير المتبلور ، والألمنيوم ، والكادميوم تيلورايد وأشباه الموصلات الأخرى ، والتي تستخدم بالفعل في تصنيع أجهزة الشحن للأجهزة ، في شكل خلايا شمسية صغيرة قابلة للطي.

تشغل البطاريات من هذا النوع مساحة أكبر بـ 2.5 مرة من البطاريات البلورية بنفس القوة ، ولكنها يمكن أن تعمل حتى في الطقس الغائم مع تناثر الضوء أثناء الطقس الغائم ، ويمكن وضع البطاريات ليس فقط على سطح المبنى ، ولكن حتى على جدرانه. لذلك ، فإن استخدام بطاريات الأغشية الرقيقة له ما يبرره في بناء محطات طاقة شمسية كبيرة نسبيًا ، عندما تكون هناك المساحة اللازمة لوضعها.

إنها الألواح ذات الأغشية الرقيقة التي تحظى بشعبية خاصة اليوم في الأنظمة التي تعمل على نطاق صناعي مع محولات مرتبطة بالشبكة توفر الكهرباء للشبكة العامة. تتطلب هذه الأنظمة جهاز تحكم عالي الجهد وعاكسًا خاصًا ، والذي يختلف عن الأنظمة المحلية التقليدية المستخدمة مع البطاريات العادية أحادية البلورية ومتعددة الكريستالات.

على الرغم من أن الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور لها كفاءة متوسطة تبلغ 7 ٪ ، إلا أنها أرخص من حيث تكاليف الإنتاج لجميع الألواح الشمسية. يبلغ متوسط ​​كفاءة الكادميوم تيلورايد 11 ٪ وهو أغلى قليلاً من بطاريات السيليكون غير المتبلورة.الخلايا الشمسية القائمة على النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم هي أكثر بطاريات الأغشية الرقيقة كفاءة ، وتصل كفاءتها إلى 15٪.

أنظر أيضا:كفاءة الخلايا والوحدات الشمسية