The Solarest موقع عربي مختص في الطاقة الشمسية من اخبار وفيديوهات تعليمية
مقالات مشابهة
مقدمة
يتكون اللوح الشمسي الكهروضوئي من عدد من الخلايا الشمسية الكهروضوئية (PV Cells) المتصلة مع بعضها كهربائياً والتي يتم تغليفها في وحدة واحدة.
الهدف الرئيسي من تغليف الخلايا الشمسية الكهروضوئية هو حمايتها وحماية الأسلاك التي تربطها معاً كهربائياً من الظروف والعوامل الجوية الخارجية في المواقع التي يتم تركيب الألواح فيها. على سبيل المثال، الخلايا الشمسية الكهروضوئية، ونظراً لأنها رقيقة نسبياً، قد تكون عرضة للتلف الميكانيكي ما لم تكن محمية. بالإضافة إلى ذلك قد تتعرض الأسلاك التي تربط الخلايا الشمسية معاً للتآكل والصدأ بسبب تعرضها للهواء والماء أو بخار الماء.
تتكون الغالبية العظمى من الألواح الشمسية الكهروضوئية الموجودة في الأسواق من سطح علوي شفاف من الزجاج، ومن ثم طبقة تغليف ومن ثم طبقة من الخلايا الشمسية الكهروضوئية، ومن ثم طبقة أخرى من التغليف، وأخيراً طبقة خلفية (Backsheet) بالإضافة إلى الإطار المعدني.
أدناه سوف نستعرض هذه المكونات مع شرح بسيط عن دور وفائدة كل مكوّن.
صورة (1): مكونات الألواح الشمسية الكهروضوئية.
- الزجاج (السطح الامامي للألواح).
يجب أن تكون المادة المستخدمة كسطح أمامي للألواح الشمسية الكهروضوئية تتمتع بنفاذية عالية لمرور الأطوال الموجية التي يمكن استخدامها في الخلايا الكهروضوئية. بالنسبة للخلايا الشمسية المصنوعة من مادة السيليكون، يجب أن يتميز السطح العلوي بنفاذية عالية لمرور الأطوال الموجية في النطاق 350 نانو متر إلى 1200 نانو متر. بالإضافة إلى ذلك يجب أن يكون الانعكاس من السطح الأمامي منخفضاً.
بالإضافة إلى خصائص النفاذية العالية والعاكسية المنخفضة، يجب أن تكون مادة السطح العلوي غير منفذة للماء، ويجب أن تكون مستقرة تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية لفترات طويلة وذات مقاومة حرارية منخفضة. قد يؤدي دخول الماء أو بخار الماء إلى اللوح الكهروضوئي إلى تآكل وصدأ الأسلاك المعدنية الواصلة ما بين الخلايا وبالتالي سوف تقلل بشكل كبير من العمر الافتراضي المتوقع للألواح.
هناك العديد من المواد التي يمكن استخدامها في السطح العلوي للألواح، ولكن يشيع استخدام الزجاج المقوى منخفض المحتوى من الحديد، لأنه منخفض التكلفة وقوي ومستقر وشفاف للغاية وغير منفذ للماء والغازات وله خصائص تنظيف ذاتي جيدة.
الزجاج الأمامي يعتبر أثقل جزء في الألواح الكهروضوئية، وكما وضحنا فله وظيفة حماية وضمان متانة الألواح الكهروضوئية بأكملها.
- مادة التغليف (Encapsulant):
يتم استخدام مواد التغليف لضمان التصاق الخلايا الشمسية الكهروضوئية بالسطح العلوي والسطح الخلفي للألواح. ويجب أن تتميز مادة التغليف المستخدمة بالثبات عند درجات الحرارة المرتفعة والتعرض المستمر للأشعة فوق البنفسجية. ويجب أن تكون أيضاً شفافة ذات نفاذية عالية وتتمتع بمقاومة حرارية منخفضة.
مادة الأسيتات فينيل الإيثيل (EVA – Ethylene vinyl acetate) هي المادة الأكثر استخداماً كمادة تغليف في صناعة الألواح الكهروضوئية. وتأتي طبقة الEVA كصفائح رقيقة يتم إدخالها بين الخلايا الشمسية الكهروضوئية والسطح العلوي وما بين الخلايا الشمسية الكهروضوئية والسطح السفلي. ومن ثم يتم تسخين هذه الطبقة إلى درجة حرارة تصل إلى 150 درجة لبلمرة مادة الEVA وربط مواد اللوح الكهروضوئي معاً.
صورة (2): مادة التغليف الأكثر استخداماً في صناعة الألواح الشمسية الكهروضوئية.
- الخلايا الكهروضوئية (PV Cells):
الخلايا الكهروضوئية تقوم بتحويل الإشعاع الشمسي الساقط عليها إلى تيار ثابت (DC Current). يتم توصيل هذه الخلايا كهربائياً معاً داخل الألواح الكهروضوئية، ومن ثم يتم إيصال النقاط الكهربائية النهائية مع علبة التوصيل (Junction Box) والذي يكون مثبتاً على الوجه الخلفي للألواح.
- الطبقة الخلفية (Backsheet):
يجب أن تتميز المواد المستخدمة في صناعة الطبقة الخلفية (Backsheet) للألواح بمقاومة حرارية منخفضة، ويجب أن تمنع دخول الماء أو بخار الماء إلى داخل الألواح الكهروضوئية، وكما يجب أن توفر العزل الكهربائي اللازم للألواح الكهروضوئية.
تصنع هذه الطبقة من مجموعة متنوعة من مواد البوليمر (Polymer)، وعادةً ما تكون هذه الطبقة بيضاء اللون في الألواح الكهروضوئية ذات الوجه الواحد، وشفافة في الألواح ثنائية الأوجه (Bifacial PV Modules).
صورة (3): طبقة خلفية شفافة من شركة DuPont.
- الإطار المعدني:
الإطار المعدني يعتبر أحد الأجزاء الأخيرة التي يتم تجميعها أثناء عملية تصنيع الألواح الكهروضوئية، وتصنع عادةً من مادة الألمنيوم، ويعتبر دور الإطار المعدني ضمان متانة الألواح الكهروضوئية ميكانيكياً.
وهناك تطبيقات خاصة من الألواح الكهروضوئية تأتي بدون إطار (Frameless PV Modules) أو بإطارات بلاستيكية بدلاً من المعدنية.
صورة (4): الإطار المعدني للألواح الشمسية الكهروضوئية.
- علبة التوصيل (Junction Box):
صورة (5):مثال على علب توصيل الألواح الشمسية الكهروضوئية.
يعتبر دور علب التوصيل (Junction Boxes) في الألواح الكهروضوئية إيصال التوصيلات الكهربائية داخل الألواح إلى الخارج.
وتحوي علب التوصيل على صمامات ثنائية (By-pass Diodes) وظيفتها بشكل أساسي منع نشوء النقاط الساخنة (Hot-Spots) التي من الممكن أن تلحق الضرر بالخلايا الكهروضوئية.
