أنواع الواح الطاقة الشمسية الأربعة ومواصفاتها ومقاساتها.

الألواح الشمسية "Solar panels" هي المكون الرئيسي في انظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء حيث تقوم بتحويل ضوء الشمس الساقط عليها الى فرق جهد، مما يؤدي الي مرور تيار كهربي عبر الأسلاك، وجميع أنواع ألواح الطاقة الشمسية تتكون من مجموعة من الخلايا الشمسية PV cells المتصلة مع بعضها في إطار واحد من الألومينيوم ومغطاة بطبقة من الزجاج المطلي بمواد تحد من انعكاس الضوء الساقط عليها.

إذا تم تجميع مجموعة من الالواح الشمسية في إطار أكبر ففي هذه الحالة نسميها مصفوفة الواح شمسية او Solar Array كما هو موضح بالصورة.

أنواع الواح الطاقة الشمسية

تكنولوجيا الألواح الشمسية المنتشرة الآن تعتمد على تقنية كريستالات السيليكون التي بدأت منذ ما يقرب من 50 عاماً، وأول استخدام لها كان في الأقمار الصناعية، وأعلى كفاءة يمكن الحصول عليها في أفضل أنواع ألواح الطاقة الشمسية حتى الآن هي 25%، ويتوفر في الاسواق أربع أنواع رئيسية من الألواح الشمسية وهي:

• الألواح الشمسية الأحادية "monocrystalline silicon solar panels"
• الألواح الشمسية متعددة الكريستالات "polycrystalline silicon solar panels"
• ألواح الباعث الخامل والخلية الخلفية (PERC)
• الألواح الشمسية المرنة "thin film solar panels"

وفيما يلي سنتحدث عن تلك الأنواع الأربع مع توضيح الفوارق بينهم، خصوصاً الفرق بين الألواح الشمسية المونو والبولي، أو ما يُطلق عليه البعض ألواح الطاقة الشمسية الزرقاء والسوداء.

الواح الطاقة الشمسية الأحادية "monocrystalline".

الواح المونو أحد أهم وأشهر أنواع الألواح الشمسية، وتستطيع ان تميزها بمظهرها المتناسق الذي يدل على نقاء كريستالات السليكون المصنوع منها الخلايا الشمسية المكونة لها، والخلايا المُكونة لألواح الطاقة الشمسية الأحادية عبارة عن سبائك سليكون تم تقطيعها الي شرائح، وستجد ان أحرف الخلايا ليست متلاصقة، وهذا ما يعطي الالواح الشمسية المونو مظهرها المميز كما هو واضح بالصورة، لذلك يُطلِق عليها البعض الألواح الشمسية الزرقاء.

مميزات الألواح الشمسية الأحادية

• لها أفضلية في المشاريع التي تهتم بالمظهر، كالقري السياحية والشركات الكبرى والفنادق.
• تعمل بكفاءة أكبر من غيرها في حالة الضوء الخافت.
• تأتي بضمان 20 سنة او أكثر وهذا يعني ارتفاع عمرها الافتراضي.
• تعطي كفاءة عالية تتراوح ما بين 16 - 24 %.

طبعا هذه الكفاءة العالية تجعلك تحتاج الى كمية أقل من الألواح الشمسية لتغطية نفس الكمية المطلوبة من الكهرباء، ولكن بشكل بسيط نسبياً، فالتوفير في المساحة مقارنة بنظيرتها متعددة الكريستالات لا يتعدى 6%.

عيوب الألواح الشمسية الأحادية

• ارتفاع ثمنها بشكل ملحوظ عن نظيرتها متعددة الكريستالات "البولي".

الألواح الشمسية متعددة الكريستالات "polycrystalline".

واحد من أهم أنواع الواح الطاقة الشمسية، والفرق بينها وبين الألواح الاحادية واضح جداً من حيث المظهر، فألواح الطاقة الشمسية متعددة الكريستالات تكون فيها الخلايا الشمسية عبارة عن مربعات متراصة، ولون الخلايا نفسها أزرق غامق يميل الى السواد، وهذا ما يجعل البعض يُطلِق عليها ألواح الطاقة الشمسية السوداء.

مميزات الألواح الشمسية البولي

• تتميز بانخفاض ثمنها مقارنة بنظيرتها الأحادية.
• عمرها الافتراضي كبير أيضاً وتأتي بضمان 20 سنة.
• كفاءتها تتراوح ما بين 13-17%.

وطبعا من الواضح ان انخفاض الكفاءة عن نظيرتها الاحادية يجعلك تحتاج الى مساحة أكبر للحصول على نفس كمية الكهرباء، ولكن كما أوضحنا من قبل، فإن التوفير في المساحة لن يتعدى 6%.

عيوب الألواح الشمسية البولي

هو عيب لا يهم الكثيرين، ولكنه احيانا ما يُؤخذ في الاعتبار، وهو ان مظهرها ليس جماليا كما في حالة المظهر الازرق الانسيابي الجميل للألواح الشمسية الأحادية، وهذا هو الفرق بين ألواح الطاقة الشمسية الزرقاء والسوداء.

ألواح الباعث الخامل والخلية الخلفية "PERC".

من أهم أنواع الواح الطاقة الشمسية أيضاً الواح PERC "Passivated Emitter and Rear Cell"، وهي تحسين للخلية التقليدية أحادية البلورية.

تضيف هذه التقنية الجديدة نسبيًا طبقة تخميل في السطح الخلفي للخلية تعزز الكفاءة بعدة طرق، فهي تعكس الضوء مرة أخرى إلى الخلية، مما يزيد من كمية الإشعاع الشمسي التي يتم امتصاصها، كما أنها تسمح بانعكاس أطوال موجية أكبر من الضوء، مما يقلل من سخونة السطح الخلفي، كما يسمح للخلايا الشمسية بتحصيل قدر أكبر من الإشعاع الشمسي.

هذا النوع من الألواح الشمسية يكون مثالي في المساحات المحدودة، ولكنها أغلى قليلاً في إنتاجها من الألواح التقليدية، بسبب المواد المضافة المطلوبة، ولكن يمكن تصنيعها على نفس المعدات، ويمكن أن ينتهي بها الأمر بمتوسط تكلفة أقل لكل واط بسبب كفاءتها.

الواح الطاقة الشمسية المرنة Thin Film.

الواح الطاقة الشمسية المرنة هي أحد أنواع الألواح الشمسية، وهي تأخذ شكل السطح الذي يتم تثبيتها عليه، ومعظم الأبحاث التي تجري حالياً تقوم على التطوير في هذا النوع بالتحديد نظراً لأنه أسهل في التصنيع وكذلك له انسيابية ووزنه وسمكه قليل.

مميزات الواح الطاقة الشمسية المرنة

• تتميز بانسيابيتها مما يجعلها صالحة للعديد من التطبيقات.
• مظهرها متناسق وجميل.
• أرخص الانواع ثمناً وفي حالة الكميات الكبيرة تقل التكلفة جداً.
• لا تتأثر كثيراً بالتغيرات المناخية والغيوم.

عيوب الواح الطاقة الشمسية المرنة

• عمرها الافتراضي اقل من نظيرتها الاحادية والمتعددة.
• اقل الأنواع كفاءة، فكفاءتها قد لا تزيد عن 11%.

وذلك بالطبع سيجعلك تحتاج لتغطية مساحة أكبر لتلبية احتياجك للكهرباء، وهذا يجعلها غير ذات فاعلية في حالة المساحات المحدودة وخاصة للاستخدامات السكنية.

أنواع الواح الطاقة الشمسية المرنة:

على عكس الألواح البلورية الأحادية والمتعددة التي تستخدم السيليكون، فإن الألواح الشمسية المرنة ذات الأغشية الرقيقة مصنوعة من مواد مختلفة، وهي:

• الكادميوم تيلورايد (CdTe)
• السيليكون غير المتبلور (a-Si)
• نحاس الإنديوم الغاليوم سلينيد (CIGS)

الكادميوم تيلورايد (CdTe)

تتمتع الواح الطاقة الشمسية المرنة من النوع CdTe بنفس ميزة التكلفة المنخفضة للألواح متعددة البلورات مع امتلاكها لأدنى بصمة كربونية، ومع ذلك، فإن الطبيعة السامة للكادميوم تجعل إعادة التدوير أكثر تكلفة.

السيليكون غير المتبلور (a-Si)

الواح السليكون غير المتبلور أو Amorphous silicon (a-Si) هي أحد أنواع الواح الطاقة الشمسية المرنة المستخدمة في التطبيقات التي تتطلب القليل جداً من الطاقة، مثل الآلات الحاسبة وذلك نظراً لقلة تكلفة انتاجها على حساب الكفاءة.

على عكس الخلايا الشمسية أحادية ومتعددة الكريستالات، فإن السيليكون فيها غير منظم على المستوى الجزيئي.

نحاس الإنديوم الغاليوم سلينيد (CIGS)

تستخدم ألواح CIGS طبقة رقيقة من النحاس والإنديوم والغاليوم والسيلينيوم المترسبة على دعامة زجاجية أو بلاستيكية، وينتج عن الجمع بين هذه العناصر أعلى كفاءة بين أنواع الواح الطاقة الشمسية الرقيقة، لكنها لا تزال غير فعالة مثل ألواح السيليكون البلورية.

تصنيف أنواع الألواح الشمسية حسب الكفاءة.

من بين جميع أنواع الألواح الشمسية، تتمتع الواح الطاقة الشمسية البلورية بأعلى كفاءة.

• تتمتع الألواح أحادية البلورية بتصنيف كفاءة يزيد عن 20٪.
• تضيف لوحات PERC كفاءة إضافية بنسبة 5٪ بفضل طبقة التخميل الخاصة بها.
• الألواح متعددة الكريستالات تتراوح كفاءتها ما بين 15-17٪.

في المقابل، عادة ما تكون الألواح المرنة ذات الأغشية الرقيقة أقل كفاءة بنسبة 2-3٪ من السيليكون البلوري.

• في المتوسط: تتمتع ألواح CIGS بنطاق كفاءة يتراوح من 13 إلى 15٪.
• يتراوح CdTe بين 9-11٪.
• a-Si لديها أقل كفاءة 6-8٪.

مقاسات الواح الطاقة الشمسية المختلفة.

يمكن تصنيف أنواع الواح الطاقة الشمسية المختلفة حسب مقاسات الألواح الشمسية وعدد الخلايا، ومعظم الشركات تلتزم بهذه القياسات النموذجية، وذلك لسهولة تصميم أنظمة التثبيت للألواح الشمسية بمقاسات معروفة وثابتة.

• الواح شمسية تحتوي على 60 خلية (6 × 10) ومقاسها 99 × 164 سم
• الواح شمسية تحتوي على 72 خلية (6 × 12) ومقاسها 99 × 196 سم
• الواح شمسية تحتوي على 96 خلية (8 × 12) ومقاسها 131 × 196 سم
• والمقاس القياسي للخلية الشمسية نفسها 15.6 × 15.6 سم

وهذه المقاسات قياسية وثابتة وتنطبق على كلا النوعين من الواح الطاقة الشمسية الأحادية والمتعددة الكريستالات، واختلاف الإنتاجية مع ثبات المساحة يرجع فقط الى اختلاف كفاءة الخلايا المصنوع منها اللوح الشمسي.

وبوجه عام فإن المساحة المطلوبة لتركيب مصفوفة من الألواح الشمسية لتقوم بإنتاج واحد كيلو وات، تتراوح ما بين 8 متر مربع الي 10 متر مربع، آخذين في الاعتبار إطار التثبيت نفسه.

مواصفات الألواح الشمسية

لقد ذكرنا في كل نوع من أنواع ألواح الطاقة الشمسية، أن الكفاءة متراوحة بين قيمة كذا وكذا، لماذا؟، لأنه وحتى في النوع الواحد تنتج الشركات الواح بمواصفات مختلفة، لذلك عند شراءك الواح الطاقة الشمسية، يجب ان تركز على قراءة مواصفات الألواح الشمسية جيداً، ومنها:

• الكفاءة ومعامل السماحية الحرارية.
• تأكد من صلاحية عقد الضمان وانه لا يقل عن 20 سنة في حالة الالواح الشمسية الاحادية او المتعددة.
• أقرأ جيدا عن الشركة المصنعة لهذا المنتج.

وقد كنا في موضوع سابق تحدثنا عن معايير ومواصفات الألواح الشمسية عند الشراء، فيمكنك قراءة هذا الموضوع لتتعلم أكثر عن مواصفات الألواح الشمسية التي يجب ان تأخذها في الاعتبار عند الشراء.

كما يمكنك قراءة موضوع أفضل الواح الطاقة الشمسية في العالم 2023، لتكون فكرة عن أكبر الأسماء التجارية في عالم الواح الطاقة الشمسية.

شارك الموضوع مع اصدقاءك عبر طرق التواصل التالية: