مقدمة

معظم الوحدات الكهروضوئية مبنية من حفنة من المواد الأساسية. تتكون الوحدة الشمسية النموذجية من مادة السطح الأمامي، الخلايا الشمسية، مادة التغليف، مادة السطح الخلفي، الإطار، وبعض الأجزاء الداعمة. لكل طبقة وظيفتها الخاصة، وتحدد معًا أداء الوحدة وعمرها الافتراضي. دعنا نستعرضها واحدة تلو الأخرى.

مادة السطح الأمامي

ما تفعله ولماذا يفوز الزجاج

يجب أن تتمتع مادة السطح الأمامي للوحدة الكهروضوئية بنفاذية عالية عبر نطاق الطول الموجي القابل للاستخدام بواسطة الخلايا الشمسية، بالإضافة إلى معامل انكسار منخفض، بحيث يتم امتصاص ضوء الشمس بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. إلى جانب النفاذية والانعكاس، يجب أن تكون المادة الأمامية غير منفذة للماء، ولها مقاومة جيدة للصدمات، وأن تظل مستقرة تحت التعرض الطويل للأشعة فوق البنفسجية، وأن يكون لها مقاومة حرارية منخفضة لمنع الماء أو بخار الماء من تآكل التلامسات المعدنية والوصلات البينية، مما قد يقلل من عمر الوحدة.

نظرًا لأن الوحدات توضع في الهواء الطلق وغالبًا ما تواجه طقسًا قاسيًا مثل الرياح والرمال والأمطار والثلوج، تحتاج المادة الأمامية أيضًا إلى صلابة معينة لحماية الخلايا الداخلية من الصدمات الخارجية.

هناك عدة خيارات للسطح الأمامي، بما في ذلك الأكريليك والبوليمرات والزجاج. الخيار الأكثر شيوعًا هو الزجاج المقسى منخفض الحديد، لأنه منخفض التكلفة، قوي، مستقر، شفاف للغاية، محكم ضد الماء والهواء، ويوفر أداء تنظيف ذاتي جيد.

الخلايا الشمسية

قلب توليد الطاقة

الخلية الشمسية هي أحد أهم أجزاء اللوح الشمسي وتحدد بشكل مباشر إجمالي طاقة اللوح. وهي رقاقة شبه موصلة تولد الكهرباء من ضوء الشمس، وطالما توفرت ظروف إضاءة معينة، تنتج الخلية جهدًا وتولد تيارًا عند توصيلها في دائرة.

هناك العديد من خيارات الخلايا. حسب تقنية التصنيع تشمل TOPCon و BC و HJT وغيرها. حسب مواصفات الحجم توجد 182 و 183 و 210 والمزيد. حتى ضمن نفس التقنية والحجم، تُصنف الخلايا أيضًا حسب الكفاءة.

مادة التغليف

الطبقة الرابطة التي تمسك كل شيء معًا

توفر مادة التغليف الالتصاق بين الخلايا الشمسية والأسطح الأمامية والخلفية للوح. يجب أن تظل مستقرة تحت درجات الحرارة العالية والتعرض القوي للأشعة فوق البنفسجية. كما يجب أن تكون شفافة بصريًا، مع مقاومة حرارية منخفضة ومقاومة كهربائية عالية.

EVA (أسيتات فينيل الإيثيلين) هي مادة التغليف الأكثر استخدامًا. تأتي كفيلم رقيق يوضع بين الخلايا والأسطح الأمامية والخلفية، مكونًا هيكلًا شطائريًا. ثم يُسخن هذا الهيكل إلى 140-150 درجة مئوية تحت ضغط معين لفترة من الوقت، مما يسمح لـ EVA بالبلمرة وربط اللوح معًا. في الصورة أدناه، الفيلم شبه الشفاف فوق الخلايا هو EVA.

الطبقة الخلفية

السطح الخلفي الواقي

الطبقة الخلفية للوح الشمسي هي السطح الخلفي للوح. متطلباتها الرئيسية هي مقاومة حرارية منخفضة والقدرة على منع دخول الماء أو بخار الماء. الألواح أحادية الزجاج تستخدم عادة فيلم بوليمر كطبقة خلفية، بينما الألواح مزدوجة الزجاج تستخدم الزجاج بدلاً من ذلك، حيث يمكن للزجاج الخلفي الشفاف امتصاص الضوء المنعكس من الأرض وإضافة إلى إنتاج الطاقة.

شريط PV (شريط نحاسي مطلي بالقصدير)

كيف يتم جمع التيار وحمله

شريط PV، وهو شريط نحاسي مطلي بالقصدير، ينقسم بشكل رئيسي إلى شريط التوصيل البيني وشريط التجميع. شريط التوصيل البيني يربط الخلايا داخل اللوح؛ يتم لحامه مباشرة على القضبان الموصلة على سطح الخلية بواسطة آلة التجميع، ويقوم بتوصيل وجمع التيار من كل خلية. شريط التجميع يربط سلاسل الخلايا داخل اللوح؛ يتم لحامه بشرائط التوصيل البيني ويجمع التيار المنتج من الخلايا إلى صندوق التوصيل.

قاعدة شريط PV النحاسي هي معدن النحاس، مطلي بطبقة رقيقة من القصدير. توفر القاعدة النحاسية موصلية عالية ومقاومة منخفضة، مما يقلل من المقاومة الداخلية للوحدة ويقلل من فقدان الطاقة. يلزم طلاء القصدير لأن النحاس له نقطة انصهار عالية وقابلية لحام ضعيفة بمفرده؛ طلاء القصدير على القاعدة النحاسية يعطي الشريط قابلية لحام جيدة ويسمح لشريط التوصيل بالارتباط بقوة مع خطوط التجميع على سطح الخلية، مما يضمن تدفق تيار جيد.

صندوق التوصيل

الجسر إلى الدائرة الخارجية

صندوق التوصيل ينقل التيار على وحدة PV. يتصل بشريط التوصيل الداخلي ويربط الوحدة بالدائرة الخارجية. يحتاج إلى أداء كهربائي جيد، ويجب أن يفي تصميمه وأبعاده بمتطلبات بيئة التشغيل، بما في ذلك المتطلبات الكهربائية والميكانيكية والمقاومة للحرارة والتآكل والطقس، مع عدم التسبب في ضرر للمستخدمين أو البيئة. تستخدم صناديق توصيل وحدات PV الشائعة موصلات MC4 سريعة.

الإطار

القوة، الختم وسهولة التركيب

يخدم الإطار عدة أغراض. أولاً، يحمي حافة الزجاج ويمنع تشقق الوحدة تحت القوة الخارجية. ثانيًا، مع مادة الختم الحافة، يعزز أداء الختم للوحدة. ثالثًا، يحسن بشكل كبير القوة الميكانيكية الكلية للوحدة. رابعًا، يجعل الوحدة أسهل في التركيب والنقل، ويعمل كحامل يربط الوحدة بهيكل التركيب، بحيث يوفر التثبيت المناسب أفضل مقاومة للحمل، ويتدرج من التركيبات الفردية إلى المصفوفات المتكاملة ويعزز القدرة الميكانيكية لنظام محطة الطاقة بأكمله.

مادة الختم

منع دخول الرطوبة

تستخدم مادة الختم لربط صندوق التوصيل بالطبقة الخلفية PV، مما يحافظ على الفجوة بينهما محكمة الإغلاق ويحسن مقاومة الوحدة للطقس. كما تربط الوحدة بالإطار، مما يعزز الاتصال بينهما ويمنع دخول بخار الماء إلى الوحدة.

رؤية Ooitech

تعتقد Ooitech: أداء وعمر الوحدة الشمسية يعتمدان على مدى تعاون موادها الطبقية، من الزجاج الأمامي إلى مادة الختم، كنظام واحد.