تعد أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها من المواضيع الهامة لفهم تقنيات الطاقة المتجددة التي تعتمد على تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، وتتعدد أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها حسب التقنية المستخدمة في تصنيعها ويساعدك معرفة أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها على اختيار النوع المناسب لنظامك الشمسي وميزانيتك، لذلك سنشرح في هذه المقالة أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها ومميزات وعيوب كل منها، بالإضافة إلى ذكر استخدامات كل نوع من هذه الأنواع، مع عرض أحدث التقنيات المستخدمة في مجال الخلايا الشمسية.
ما هي الخلايا الشمسية؟
الخلايا الشمسية المعروفة أيضًا بالخلايا الكهروضوئية هي وحدات إلكترونية مصنوعة غالبًا من مواد شبه موصلة مثل السيليكون، تحول ضوء الشمس إلى تيار كهربائي يمكن استخدامه مباشرة أو تخزينه للاستخدام لاحقًا.
أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها
تتعدد أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها، وتشمل:
أنواع الخلايا الشمسية
توجد أنواع عديدة من الخلايا الشمسية، مثل:
- الخلايا الشمسية أحادية البلورة: تصنع من قطعة واحدة من السيليكون النقي تم تشكيلها على شكل بلورة مفردة؛ لذلك يكون مظهرها الخارجي متناسقًا ولونها أسود ويتطلب تصنيعها دقة عالية.
- الخلايا الشمسية متعددة البلورات: تصنع من أجزاء متعددة من بلورات السيليكون المنصهرة معًا داخل قالب، ويكون لونها أزرق لامع وغير متجانس.
- الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة: تصنع من مواد مثل الكادميوم تيلورايد أو السيليكون غير المتبلور، حيث يتم وضعها على أسطح مثل الزجاج أو المعدن أو البلاستيك في طبقات رقيقة جدًا؛ ولهذا تسمى أغشية رقيقة.
طريقة عمل الخلايا الشمسية
والآن بعد أن تعرفنا على أنواع الخلايا الشمسية، نتعرف على طريقة عملها:
- امتصاص ضوء الشمس: تتكون الخلايا الشمسية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون، وعند تعرضها لأشعة الشمس يمتص السيليكون جسيمات الضوء أي الفوتونات .
- تحرير الإلكترونات: عندما تصطدم الفوتونات بذرات السيليكون تمنح طاقتها للإلكترونات، مما يؤدي إلى تحرير الإلكترونات التي تبدأ بالتحرك.
- تكوين التيار الكهربائي: تتحرك الإلكترونات الحرة داخل الخلية، مكونة التيار الكهربائي المستمر (DC).
- تحويل التيار إلى كهرباء قابلة للاستخدام: يتم تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد (AC) باستخدام جهاز العاكس (Inverter)؛ لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية.
مقارنة بين أنواع الخلايا الشمسية
والآن بعد عرضنا أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها، نقوم بعمل مقارنة بين هذه الأنواع:
| وجه المقارنة | الخلايا الشمسية أحادية البلورة | الخلايا الشمسية متعددة البلورات | الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة |
| المميزات | هي الأعلى كفاءة، حيث تولد طاقة أكثر في مساحة أقل، وتعمل جيدًا في الإضاءة المنخفضة، وعمرها طويل | تكلفتها أقل من الأحادية، وعملية تصنيعها أبسط. | وزنها خفيف، ومرنة، وتقدم أداءً جيدًا في الحرارة العالية والإضاءة غير المباشرة. |
| العيوب | سعرها مرتفع بسبب تكلفة التصنيع العالية. | تحتاج لمساحة أكبر لإنتاج نفس كمية الطاقة التي تنتجها الخلايا الأحادية، ويتأثر أداؤها في درجات الحرارة المرتفعة. | هي الأقل كفاءة، وعمرها الافتراضي أقصر من الأنواع الأخرى. |
استخدامات كل نوع من الخلايا الشمسية
بعد أن ذكرنا أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها، ننتقل إلى التعرف على استخدامات كل نوع من هذه الأنواع:
- الخلايا الشمسية أحادية البلورة: تستخدم في الأسطح محدودة المساحة، والمناطق ذات الإشعاع الشمسي العالي كالمناطق القريبة من خط الاستواء، والأنظمة التي تتطلب أداءً مستقرًا، وموثوقية على المدى الطويل.
- الخلايا الشمسية متعددة البلورات: تستخدم في المشاريع السكنية والتجارية التي تتوفر فيها مساحات أكبر، والأنظمة التي تتطلب توازنًا بين الكفاءة والتكلفة.
- الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة: تستخدم في الأسطح الكبيرة أو المنحنية والأجهزة المحمولة مثل الشواحن الشمسية المحمولة والأجهزة الإلكترونية الصغيرة.
أحدث التقنيات في مجال الخلايا الشمسية
تتعدد التقنيات المستخدمة في الخلايا الشمسية، ونتيجة لذلك تتعدد أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها، وتشمل هذه التقنيات:
- الخلايا الشمسية الشفافة: وهي خلايا تسمح بمرور الضوء المرئي، مع قدرتها على توليد الكهرباء، مما يجعلها مثالية للنوافذ والواجهات الزجاجية، كما يمكن دمجها في الشاشات والأجهزة الإلكترونية.
- الخلايا الشمسية الهجينة: تجمع بين ألواح الطاقة الشمسية التقليدية، ومصادر طاقة أخرى مثل الرياح أو مولدات الديزل، مع إمكانية تخزين الطاقة في بطاريات، وتستخدم لتوفير طاقة مستقرة في المناطق النائية، أو ذات الشبكات غير المستقرة.
- الخلايا الشمسية القابلة للطباعة: هي خلايا تصنع باستخدام تقنيات الطباعة، مما يجعلها خفيفة الوزن ومرنة ويمكن إنتاجها بتكاليف منخفضة، وتستخدم في الأسطح غير التقليدية مثل الخيام أو الأجهزة الإلكترونية المحمولة.
ما هو الفرق بين n type و p type؟
كما ذكرنا سابقًا في الحديث عن أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها أنه يتم استخدام السيليكون النقي في تصنيع الخلايا الشمسية، لكن السيليكون وحده لا يوصل الكهرباء بكفاءة، لذلك تضاف عناصر أخرى؛ لتحسين توصيله للكهرباء، وتبعًا لهذه العناصر فإننا نحصل على نوعين من السيليكون:
- P-Type (النوع الموجب): يضاف للسيليكون عنصر آخر مثل البورون، وهو عنصر يحتوي على 3 إلكترونات، مما يؤدي إلى تكوين ثقوب في الذرات تقوم بنقل الكهرباء، وهو الأكثر استخدامًا حاليًا في الأسواق؛ لأنه أقل تكلفة، وأسهل في التصنيع، لكن كفاءته تقل تدريجيًا مع الوقت عند تعرضه المستمر لأشعة الشمس.
- N-Type (النوع السالب): يتم إضافة عنصر مثل الفوسفور الذي يحتوي على 5 إلكترونات، مما يجعل هذه الإلكترونات الحرة هي المسئولة عن نقل التيار الكهربائي، وهو أحدث تقنيًا، ويمتاز بأنه يحتفظ بكفاءته لفترات أطول، كما أن كفاءته في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء أعلى من النوع P، لكنه أغلى ثمنًا.
كيف تختار نوع الخلية الشمسية المناسب لك؟
في أثناء الحديث عن أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها يجب أن نذكر بعض النصائح التي يفضل مراعاتها عند اختيار نوع الخلية المناسبة لك:
- إذا كانت المساحة محدودة وتحتاج إلى كفاءة عالية: تكون الخلايا أحادية البلورة هي الخيار الأفضل.
- إذا كنت تبحث عن خيار اقتصادي بمساحة كافية: تمنحك الخلايا متعددة البلورات توازنًا جيدًا بين التكلفة والأداء.
- إذا كان السطح غير تقليدي أو تحتاج إلى مرونة في التركيب: فإن الخلايا ذات الأغشية الرقيقة هي الأنسب لك.
العوامل المؤثرة في كفاءة الخلايا الشمسية
تتأثر كفاءة الخلايا الشمسية بعدة عوامل تشمل:
- شدة الإشعاع الشمسي: فكلما زادت شدة الإشعاع الشمسي زادت كمية الكهرباء المنتجة.
- الأوساخ والغبار: حيث يمنع تراكم الأوساخ والغبار على سطح الألواح من وصول أشعة الشمس إليها بشكل كامل، وبالتالي تقل كمية الكهرباء المنتجة.
- الظل: وجود ظل جزئي على الألواح قد يقلل من كفاءة النظام بأكمله، حتى لو كانت بقية الألواح معرضة للشمس.
- زاوية واتجاه التركيب: تركيب الألواح بزاوية واتجاه مناسبين يضمن تعرضها لأقصى قدر من أشعة الشمس خلال اليوم، مما يزيد من الكفاءة.
- جودة المواد والتصنيع: استخدام مواد عالية الجودة في تصنيع الخلايا الشمسية يساهم في زيادة كفاءتها، وطول عمرها الافتراضي.
- الصيانة الدورية: تساعدك الصيانة الدورية على التأكد من استمرار عمل النظام بكفاءة وفاعلية.
افضل شركات توريد وتركيب انظمة الطاقة الشمسية في اليمن
تعد شركة الأخوين للطاقة الشمسية إحدى أفضل شركات الطاقة الشمسية المتخصصة في توريد وتركيب أنظمة الطاقة الشمسية في اليمن؛ لأنها:
- تعتمد على تقنيات متطورة في تصميم وتنفيذ أنظمة الطاقة الشمسية، مما يضمن تحقيق أعلى مستويات الكفاءة والأداء.
- تهتم بتقديم خدمات ومنتجات ذات جودة عالية، مع التركيز على الأداء الأمثل لتلبية احتياجات العملاء.
- حصلت الشركة على شهادة شرفية كأحد أفضل مزودي خدمات الطاقة الشمسية في جنوب اليمن لعام 2022، مما يعكس التزامها بالجودة والتميز.
- تقدم الشركة منظومات طاقة شمسية بأسعار تتناسب مع ظروف المواطنين الاقتصادية.
- تمتلك الشركة خبرة كبيرة في تنفيذ مشاريع الطاقة الشمسية، مما يعكس قدرتها على تقديم حلول فعالة وموثوقة لعملائها.
اكتشف الآن أفضل أنواع الخلايا الشمسية وطريقة عملها التي تناسب احتياجاتك! تواصل معنا عبر الواتساب للحصول على معلومات حول ألواح الطاقة الشمسية المثالية لنظامك الشمسي.
