الألواح الشمسية أحادية البلورات أكثر مقاومة للبرد من الألواح متعددة البلورات

Image Source: Cenicesk life

قام فريق بحث دولي بتطوير نظام تجريبي جديد لإجراء اختبارات تأثيرات البرد على الألواح الشمسية. يتكون النظام من ضاغط هواء، وغرفة ضغط، وماسورة إطلاق، وجهاز لقياس سرعة كرات الثلج. يعتمد الأخير على ماسورة قابلة للضبط وصمام لولبي لضمان إجراء اختبارات دقيقة في ظروف محكومة.

وأوضح العلماء أن النموذج الجديد يتبع المعايير الدولية مثل ASTM 1038-10 و IEC-61215-2. وقالوا، يوفر ASTM 1038-10 نهجًا شاملاً لتقييم قدرة الألواح الشمسية على الصمود أمام الضغوط الخارجية مثل البرد، بينما يقدم IEC-61215-2 معايير اختبار شاملة للوحدات الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري، بما في ذلك تقييم الأداء الميكانيكي والكهربائي والبيئي.

كما استخدم العلماء التصوير بالضوء الكهربائي (EL) لتحديد أنماط الشقوق في الألواح قبل وبعد تأثير البرد، بالإضافة إلى اختبار وميض الشمس لقياس تأثيرات هذه الشقوق على خرج اللوحة. كما اعتمدوا نهجًا يفترض أسوأ الحالات، مع الأخذ في الاعتبار أن المناطق المحاطة بالشقوق المجهرية معزولة كهربائياً عن الخلية النشطة، وهو ما يقولون إنه يضع حدًا أعلى لتدهور الطاقة المحتمل.

وأضافوا، تتيح هذه الطريقة تحليل مختلف العوامل المؤثرة، مشيرين إلى أن طرق اختبار البرد التقليدية تتجاهل التغييرات الحاسمة المتعلقة بتأثيرات مواضع الارتطام على أداء اللوحة. وتهدف هذه الدراسة إلى معالجة هذه الفجوات ليس فقط من خلال استكشاف عواقب الشقوق المجهرية على فقد الطاقة، ولكن أيضًا من خلال التحقيق في التأثير المحدد لمواضع الارتطام على سلامة اللوحة.

أُجريت اختبارات البرد على أربعة أنواع مختلفة من الوحدات الكهروضوئية بقوة 18 وات، صُنعت من قبل شركة أختر للطاقة الشمسية ومقرها باكستان. جهاز أحادي البلورات بموصلين اثنين؛ وحدة متعددة البلورات بثلاثة موصلات؛ لوحة أحادية البلورات بأربعة موصلات؛ ووحده متعددة البلورات بأربعة موصلات. تم توصيل الألواح بتيار يساوي تيار قصر الدائرة.

أظهرت الاختبارات أنه بعد تعرض الألواح لكرات البرد، كانت الشقوق شديدة بشكل خاص في الألواح متعددة البلورات، حيث امتدت الأضرار على كامل سطح الألواح. علاوة على ذلك، انخفضت كفاءتها بنسبة تصل إلى 12.59٪، بينما انخفضت كفاءة نظيراتها أحادية البلورات بنسبة 4.15٪ فقط.

وذكر الباحثون، هذا يعني أن نسبة الانخفاض في الألواح أحادية البلورات أقل من الألواح متعددة البلورات التي تحتوي على نفس عدد الموصلات. كما تظهر النتائج أن الوحدات الكهروضوئية التي تحتوي على خلايا شمسية أحادية البلورات أفضل بكثير في مقاومة البرد من الخلايا الشمسية متعددة البلورات التي تحتوي على نفس عدد الموصلات.

نُشرت نتائجهم في الدراسة بعنوان “النزاهة الميكانيكية للألواح الشمسية تحت البرد، مقارنة أحادي مقابل متعدد البلورات”. وخلصوا إلى القول، يمكن أن تفتح مثل هذه الأفكار الطريق أمام ابتكارات مستقبلية في تصميم الوحدات، والتي تهدف إلى تقليل التلف وضمان استمرار توليد.

المصدر: Mechanical integrity of photovoltaic panels under hailstorms: Mono vs. poly-crystalline comparison