تطور مقاسات الخلايا: من خلايا الM0 إلى خلايا الM12، ما هي الأسباب والدوافع؟

نضال نصار أغسطس 22, 2020 تقنيات جديدة, مصطلحات وتعريفات, مقالات تعليمية اضف تعليق 2,653 زيارة

قبل عدة سنوات كانت مقاسات الألواح الكهروضوئية شبه موحدة ما بين مصنعي الألواح الكهروضوئية، وكان هذا التشابه ملاحظ جداً في معارض الطاقة الشمسية المختلفة حول العالم. ولكن مؤخراً بدأ مصنعو الرقائق (Wafer Manufacturers) بتصنيع رقائق بمقاسات أكبر والتي بدورها مكنّت من تصنيع خلايا كهروضوئية بمساحات أكبر استخدمها مصنعي الألواح الكهروضوئية لزيادة قدرة الألواح.

من بداية عام 2010 بدأ التوجه نحو استخدام الخلايا ذات المقاس 156 ميلي متر (M0) عوضاً عن الخلايا ذات المقاس 125 ميلي متر، وأصبح المقاس الجديد (M0) الأكثر شيوعاً وإستخدما لأكثر من 7 سنوات. وفي عام 2017 قامت شركة لونجي سولار الصينية ببدء الإنتاج التجاري للخلايا ذات المقاس 156.75 ميلي ميتر (M2) ولأن هذا المقاس من الخلايا لا يتطلب الكثير من التعديلات على خطوط الإنتاج أصبح هذا المقاس من الخلايا الأكثر استخداماً في عام 2018 بحصة سوقية تقارب 90% لخلايا البولي وخلايا المونو (1)

الحصص السوقية لمقاسات الخلايا الكهروضوئية المختلفة (1)

وبدءاً من عام 2017 بدأنا نشاهد اختلافات كبيرة ما بين المصنعين في مقاسات الخلايا المستخدمة في ألواحهم الجديدة ، نستعرض هنا بعضاً من هذه الشركات أدناه:

شركة إل جي:

في منتصف عام 2017، أعلنت شركة إل جي عن ألواح بقدرة 400 واط (LG NeON® 2) وكان الفضل يعود بذلك إلى استخدام خلايا بمقاس 161.75 ميلي متر، وإضافة إلى ذلك كانت الخلايا بقتنية n-PERT وتم استخدام تقنية الMulti-Busbar (MBB).. (2)

كانديان سولار

شركة كانديان سولار كانت السباقة باستخدام خلايا بمقاس 166.75 ميلي متر (M6)، حيث استخدمتها في عام 2018 لتصنيع ألواح HiKu وهي ألواح بولي كريستالين (Poly Crystalline) بقدرة 400 واط. (3)

جينكو سولار

قامت شركة جينكو سولار بالإعلان عن ألواح “شيتا/ الفهد” في عام 2018 باستخدام خلايا بمقاسات 158.75 ميلي ميتر ومكنّهم إستخدام هذا المقاس من الخلايا من الوصول إلى ألواح (Mono-PERC Crystalline) بقدرة 400 واط وباستخدام 72 خلية فقط. (4)

لونجي سولار

في شهر أيار من عام 2019 قامت شركة لونجي سولار بالإعلان عن لوحها الجديد Hi-MO4 والذي يعتمد على استخدام خلايا بمقاس 166.75 ميلي متر (M6) بتقنية المونو بيرك (Mono-PERC) وأنصاف الخلايا (Half-Cut). ووصلت قدرة هذا اللوح إلى 430 واط. (5)

لماذا تم التوجه نحو زيادة مساحة الرقائق/ الخلايا؟

الهدف الأساسي كما أوردنا في بداية هذا المقال هو زيادة قدرة الألواح الكهروضوئية، والتي تؤثر بشكل مباشر على التكلفة المستوية للطاقة (LCOE) وكلف مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية (BOS) هذا بالنسبة لمطوري وملاك مشاريع الطاقة الشمسية. أما بالنسبة لمصنعي الألواح الكهروضوئية فإن زيادة قدرة الألواح سوف يعمل على زيادة القدرة الإنتاجية للمصانع وخفض الكلف التشغيلية، لأن عدد الألواح التي يتم تصنيعها يومياً لن تختلف، ولكن سوف ترتفع قدرتها. وكذلك الأمر بالنسبة لمصنعين الرقائق (Wafer Manufacturers).

على سبيل المثال، خلايا الM6 تمثل زيادة في مساحة الخلايا بنسبة 12% تقريباً مقارنة مع خلايا الM2، وزيادة المساحة تنعكس مباشرة على القدرة، فإذا كانت قدرة اللوح باستخدام خلايا الM2 الشائع استخدامها حالياً 380 واط، فإن قدرة اللوح سوف ترتفع إلى 425 واط عند استخدام خلايا الM6.

ومن الجدير بالذكر، أن قرار الانتقال من مقاس معين إلى مقاس أكبر بالنسبة للمصنعين يعتمد عمر خطوط إنتاجتهم وقابليتها للتعامل مع المقاسات الجديدة للخلايا، وحجم الاستثمار اللازم في خطوط إنتاج جديدة في حال عدم توافق خطوط إنتاجهم الحالية مع المقاسات الجديدة. الجدول أدناه يوضح مدى الحاجة إلى اضافات أو تغيير كامل على خطوط الإنتاج للانتقال إلى مقاسات أكبر للخلايا على مستوى مصنعي الرقائق، الخلايا والألواح الكهروضوئية (6).

مدى الحاجة إلى تعديل أو اضافة خطوط إنتاج جديدة للتعامل مع الخلايا ذات المقاسات الأكبر (6)

الحصص السوقية المتوقعة:

الصورة أدناه من تقرير خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية الإصدار الحادي عشر توضح الحصص السوقية المتوقعة لكل مقاس من الرقائق/الخلايا الكهروضوئية:

الحصص السوقية المتوقعة لمقاسات الخلايا الكهروضوئية المختلفة (6)

يلاحظ من هذا التقرير والذي صدر في شهر نيسان من هذا العام (2020)، عدم تحديد الخلايا ذات المقاسات (M10) و (M12) التي تم الإعلان مؤخراً عن استخدامها من قبل العديد من المصنعين للوصول إلى ألواح بقدرات تتجاوز ال500 واط. وهذا يدل على التطور المتسارع والتنافس الكبير بين المصنعين للوصول إلى ألواح كهروضوئية بقدرات أعلى.

ألواح ال500 واط وألواح ال600 واط ومقاسات الخلايا:

للوصول إلى ألواح بقدرات تتجاوز ال500 واط، تم استخدام رقائق بمقاسات أكبر لتصنيع خلايا كهروضوئية بمقاسات 182 ميلي متر والتي تسمى خلايا ال M10 وخلايا بمقاسات 210 ميلي متر والتي تسمى M12.

اعتمدت شركات Risen Energy، Maxeon Solar و Trina Solar المقاس الثاني M12 بينما شركات مثل Jinko Solar، JA Solar، Longi Solar اعتمدت المقاس الأول M10. ولكل مجموعة من هذه الشركات تبريراتها بخصوص المقاس المعتمد وأثره على التكلفة المستوية للطاقة (LCOE) وكلف مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية (BOS) ، وسوف نتناول هذا الموضوع بالتفصيل في مقال جديد الأسبوع القادم.

(1) تقرير خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية، الإصدار العاشر.

(2) موقع شركة إل جي.

(3) موقع شركة كانديان سولار.

(4) موقع شركة جينكو سولار.

(5) موقع شركة لونجي سولار.

(6)تقرير خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية، الإصدار الحادي عشر.