أيهما أفضل الألواح الشمسية أحادية البلورية أو متعددة البلورات

من انواع الالواح الشمسية الشائعة الالواح احادية البلورة والالواح متعددة البلورات. هذا المقال يقارن بين هذين النوعين ويساعد على الاختيار بينهما عند تصميم انظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لمختلف التطبيقات.

يشترك هذين النوعين من الالواح الشمسية فى انهما يتكونان من السيليكون المشوب بذرات البورون والفسفور. وللنوعين نفس الية تحويل الطاقة الضوئية الى كهرباء عن طريق التاثير الكهروضوئي على مادة السليكون.

الاختلاف الرئيسي بين النوعين يكمن فى ترتيب ذرات السيليكون في جزيئات الخلية  المكونة للوح الشمسي. فالخلايا احادية البلورة تتكون من سيليكون نقي له ذرات عالية الترتيب في الجزيء. يصنع من بلورة واحدة من السيلكون و ينتج في شكل قضبان ثم يتم تقطيعه الى شرائح رفيعة مثمنة الشكل  ويتميز بلون ازرق داكن. عملية تصنيع هذا السيلكون النقى المرتب عملية معقدة وتطلب مواصفات عالية لذا هذا النوع يعتبر غالي السعر ولكنه يتمتع بكفاءة عالية مقارنة بالسيلكون متعدد البلورات.

اما السيلكون متعدد البلورات  فانه لا يصنع من بلورة واحدة من السيليكون بل طريق إذابة العديد من شظايا السيليكون معًا ثم يتم سكبها في قوالب مربعة للتبريد. بعد التبريد ، يتم تقطيع الرقائق الرقيقة من هذه الوحدات وتجميعها لتشكيل الخلايا.

الالواح الشمسية متعددة البلورات عمومًا لها كفاءة أقل من الألواح الشمسية أحادية البلورية ولكنها  تتمتع بميزة انخفاض التكلفة مقارنة بالألواح الشمسية احادية البلورة.

تولد الالواح الشمسية احادية البلورة طاقة اعلى من مثيلتها متعددة البلورات خلال فصول الصيف الحارة وذلك لان لها معامل حرارة اقل. حيث تقل كفاءة اللوح احادي الحرارة بنسبة 0.35% لكل درجة مئوية مقارنة ب 0.40% لكل درجة مئوية للوح من النوع متعدد البلورات مما يعني ان الالواح احادية البلورة تناسب الاجواء الحارة اكثر من الالواح متعددة البلورات.

تقل كفاءة الالواح الشمسية عموما مع تقدمها فى العمر حيث تنخفض بحوالى 2% بعد عام واحد من التشغيل وهذا بالنسبة للنوعين احادي البلورة ومتعدد البلورات. في السنوات من 2 إلى 25 ، تنخفض الألواح أحادية البلورية في التصنيف بنسبة 0.55٪ سنويًا والألواح متعددة البلورات بنسبة 0.7٪ سنويًا. ومن ثم ، تفقد الألواح أحادية البلورية ما يقرب من 15٪ من كفاءتها في نهاية 25 عامًا وتفقد الألواح متعددة البلورات حوالي 19٪ خلال نفس الفترة.

فيما يلي نستعرض تقنيتين اضافيتين في الالواح احادية البلورة تزيد من كفاءة انتجها للطاقة وتتواجد في الاصدارات الحديثة من هذه الالواح:

1- تقنية الخلية النصف مقطوعة:

تستخدم هذه التقنية فى الخلايا احادية البلورة حيث يتم قطع الخلية الى نصفين، هذه الخلايا مترابطة بطريقة تجعل الجزء العلوي من اللوحة يحتوي على جميع الخلايا المرتبطة في سلسلة واحدة والنصف السفلي في سلسلة أخرى. يسمح هذا للألواح بالاستمرار في توليد الطاقةحتى مع وجود ظل في احد نصفى اللوح مما يقلل من تاثير انخفاض الانتاج بسبب الظل.

2- تقنية ال PERC

تمتص الألواح الشمسية التقليدية جزء من ضوء الشمس ويمر جزء آخر عبرها مباشرة. تتم إضافة طبقة إضافية إلى الجزء الخلفي من الخلايا في تقنية PERC. وهذا يسمح بامتصاص ضوء الشمس غير الممتص مرة أخرى من الجانب الخلفي للألواح ، مما يجعلها أكثر كفاءة.

في ما يلي ملخص لمقارنة جدول الألواح الشمسية أحادية البلورية مقابل الألواح الشمسية متعددة البلورات

بقلم الدكتورة سماح هاشم

دكتوراة في الهندسة الكهربائية- جامعة الخرطوم