تُقسم الألواح الشمسية إلى أنواع من السيليكون أحادي البلورة، ومتعدد البلورات، وغير المتبلور. وتستخدم معظم الألواح الشمسية حاليًا مواد أحادية البلورة ومتعددة البلورات.
1. الفرق بين مادة الصفيحة أحادية البلورة ومادة الصفيحة متعددة البلورات
السيليكون متعدد البلورات والسيليكون أحادي البلورة مادتان مختلفتان. يُعرف السيليكون متعدد البلورات كيميائيًا باسم الزجاج، ومادة السيليكون متعدد البلورات عالية النقاء هي زجاج عالي النقاء. أما السيليكون أحادي البلورة فهو المادة الخام لصناعة الخلايا الكهروضوئية الشمسية، كما يُستخدم في صناعة رقائق أشباه الموصلات. ونظرًا لندرة المواد الخام اللازمة لإنتاج السيليكون أحادي البلورة وتعقيد عملية الإنتاج، فإن الإنتاج منخفض والسعر مرتفع.
يكمن الفرق بين السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات في ترتيب بنيتهما الذرية. فالبلورات الأحادية منتظمة، بينما البلورات المتعددة غير منتظمة. ويتحدد هذا بشكل أساسي بتقنية التصنيع. يُنتج السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات بطريقة الصب، حيث يُصب السيليكون مباشرةً في وعاء ليُصهر ويُشكّل. أما السيليكون أحادي البلورة، فيُصنع باستخدام طريقة سيمنز المُحسّنة من عملية تشوخرالسكي، وهي عملية لإعادة تنظيم البنية الذرية. يبدو سطح السيليكون أحادي البلورة متجانسًا للعين المجردة، بينما يبدو سطح السيليكون متعدد البلورات وكأنه يحتوي على الكثير من الزجاج المكسور، متلألئًا.
لوحة شمسية أحادية البلورة: بدون نقش، لون أزرق داكن، أسود تقريبًا بعد التغليف.
الألواح الشمسية متعددة البلورات: هناك أنماط، وهناك ألواح متعددة البلورات ملونة وأخرى متعددة البلورات أقل تلوناً، مثل اللون الأزرق الفاتح.
الألواح الشمسية غير المتبلورة: معظمها مصنوع من الزجاج، ولونها بني وبني.
2. خصائص مادة الصفيحة أحادية البلورة
تُعدّ الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة نوعًا من الخلايا الشمسية التي تشهد تطورًا سريعًا. وقد تمّ تحديد تركيبها وعملية إنتاجها، وتُستخدم منتجاتها على نطاق واسع في المنشآت الفضائية والأرضية. تستخدم هذه الخلايا الشمسية قضبانًا من السيليكون أحادي البلورة عالي النقاء كمادة خام، بنسبة نقاء تصل إلى 99.999%. تبلغ كفاءة تحويل الطاقة الكهروضوئية في هذه الخلايا حوالي 15%، وقد تصل إلى 24% في بعض الحالات، وهي أعلى كفاءة بين أنواع الخلايا الشمسية الحالية. مع ذلك، فإنّ تكلفة إنتاجها المرتفعة تحول دون استخدامها على نطاق واسع. ونظرًا لأنّ السيليكون أحادي البلورة يُغلّف عادةً بالزجاج المقسّى وراتنج مقاوم للماء، فهو يتميّز بالمتانة والصلابة، ويصل عمره الافتراضي إلى 15 عامًا، وقد يصل إلى 25 عامًا.
3. خصائص مواد الألواح متعددة البلورات
تتشابه عملية تصنيع الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات مع عملية تصنيع الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة. إلا أن كفاءة تحويل الطاقة الكهروضوئية في خلايا السيليكون متعدد البلورات أقل بكثير، حيث تبلغ حوالي 12%. أما من حيث تكلفة الإنتاج، فهي أقل من تكلفة خلايا السيليكون أحادي البلورة. يتميز السيليكون متعدد البلورات بسهولة تصنيعه، واستهلاكه المنخفض للطاقة، وانخفاض تكلفة إنتاجه الإجمالية، مما أدى إلى تطويره على نطاق واسع. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمر خلايا السيليكون متعدد البلورات أقصر من عمر خلايا السيليكون أحادي البلورة. ومن حيث الأداء من حيث التكلفة، تتفوق خلايا السيليكون أحادي البلورة بشكل طفيف.
لمعرفة المزيد عن مضخات المياه الشمسية من ALIFE، يرجى الاتصال بنا.
E-mail:gavin@alifesolar.com
الهاتف/واتساب: +86 13023538686
تاريخ النشر: 19 يونيو 2021