The Solarest موقع عربي مختص في الطاقة الشمسية من اخبار وفيديوهات تعليمية
مقالات مشابهة
منحنى التيار-الجهد للألواح الكهروضوئية (I-V Curve)
يوضح منحنى التيار-الجهد للخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي (I-V Curve) المجموعات المحتملة من التيار والجهد الخارجة منه. حيث أنه في أي لحظة تنتج الخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهرضوئي قيمة محددة من التيار والجهد تقع على منحنى التيار-الجهد (المنحنى الأحمر في الشكل أدناه).
منحنى التيار-الجهد للخلية الكهروضوئية، مصدر الصورة: شركة Seaward
تنتج الخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي أقصى تيار عند عدم وجود مقاومة في الدائرة، أي عندما يكون هناك دائرة قصر بين طرفي الخلية الكهروضوئية/اللوح الكهروضوئي الموجب والسالب، يعرف هذا التيار باسم تيار القصر (Short Circuit Current: Isc). وفي حالة تيار القصر يكون الجهد صفراً.
وعلى العكس، يحدث الحد الأقصى للجهد عندما تكون الدائرة مفتوحة، ويسمى الجهد في هذه الحالة جهد الدائرة المفتوحة ( Open Circuit Voltage: Voc). وفي هذه الحالة تكون المقاومة بين طرفي الخلية/اللوح الكهروضوئي عالية بشكل لا نهائي ولا يوجد تيار لأن الدائرة غير مكتملة.
المنحنى الأزرق في الشكل يمثل منحنى الطاقة للخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي، حيث يوضح هذا المنحنى الطاقة الكهربائية المنتجة عند أي نقطة تشغيلة على منحنى التيار-الجهد، والطاقة المنتجة هي ببساطة عبارة عن حاصل ضرب الفولتية والتيار في هذه النقطة.
في نقطة تيار القصر تكون الطاقة المنتجة صفراً لأن قيمة الجهد في هذه الحالة صفراً. وفي نقطة جهد الدائرة المفتوحة تكون الطاقة المنتجة صفراً لأن قيمة التيار في هذه الحالة صفر.
أما نقطة الطاقة القصوى (Maximum Power Point: MPP) فتقع على قمة منحنى الطاقة (المنحنى الأزرق) وهي النقطة التشغيلية التي يمكن الحصول فيها على أعلى طاقة ممكنة من الألواح.
تتأثر قدرة اللوح الشمسي الكهروضوئي ومنحنى التيار الجهد (I-V Curve) بشكل أساسي بتغير شدة الإشعاع الشمسي وبتغير درجة حرارة الخلايا التشغيلية:
1- الإشعاعية:
إنتاجية الخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي تعتمد بشكل مباشر على كمية الإشعاع الشمسي الساقط على سطحه. كلما ارتفعت كمية الاشعاع الشمسي سوف ترتفع قيمة التيار الكهربائي الخارج من الخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي بسبب زيادة مستوى التأثير الكهروضوئي. في المقابل تتغير الفولتية بشكل ضئيل بتغير الإشعاعية، وهذا يعني انه بمجرد سقوط الإشعاع الشمسي على الألواح الكهروضوئية في الصباح يرتفع الجهد إلى قيمة قريبة من جهد الدائرة المفتوحة (Open Circuit Voltage: Voc) وبغض النظر عن التغير في الإشعاع الشمسي سوف تتغير قيمة الفولتية شكل بسيط، لذلك مرور غيمة من فوق المشروع لن تؤثر ملحوظ على قيمة الفولتية.
أما التيار الكهربائي يرتفع بشكل مباشر ويتناسب طردياً مع كمية الإشعاع الشمسي، حيث تصل قيمة التيار إلى القيمة المحددة في النشرات الفنية عند وصول كمية الإشعاع الشمسي إلى 1000 واط/م2. ولهذا السبب عند مرور غيمة من فوق المشروع سوف تنخفض قيمة التيار الكهربائي مباشرة وبشكل ملحوظ، حيث أن الظلال لها تأثير مباشر على الطاقة المنتجة.
تأثر منحنى التيار-الجهد للخلية الكهروضوئية بالإشعاعية، مصدر الصورة: شركة Seaward
لتلخيص ما سبق، تغيّر كمية الإشعاع الشمسي الساقط على الألواح سوف تؤدي إلى:
- تغير طفيف في جهد الخلية الكهروضوئية/ اللوح الكهروضوئي.
- تغير طردي بشكل خطي (إلى حد ما) في التيار الخارج من اللوح/الخلية الكهروضوئية.
2- درجة الحرارة:
أداء الخلايا/ الألواح الكهروضوئية والطاقة المنتجة منها تتغير بشكل مباشر مع درجة الحرارة. لأن الخلايا الكهروضوئية لا تستطيع تحويل جميع الإشعاع الشمسي الساقط عليها إلى طاقة كهربائية ومن مبدأ أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث، جزء من الإشعاع الشمسي الساقط سوف يتحول إلى خسائر حرارة مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الخلايا الكهروضوئية.
ومع ارتفاع درجة حرارة الخلايا الكهروضوئية تنخفض الطاقة المنتجة من الألواح، حيث تنخفض فولتية الدائرة المفتوحة (Voc) بشكل كبير عندما ترتفع درجة حرارة الخلايا. أما تيار الدائرة المغلقة (Isc) فيرتفع بشكل طفيف عند ارتفاع درجة الحرارة ولكن ليس بشكل كافي لتعويض الانخفاض الكبير في الفولتية (Voc).
تأثر منحنى التيار-الجهد للخلية الكهروضوئية بدرجة الحرارة، مصدر الصورة: شركة Seaward
لتلخيص ما سبق، ارتفاع درجة الحرارة التشغيلية للخلايا الكهروضوئية سوف تؤدي إلى:
- ارتفاع طفيف في التيار الكهربائي.
- انخفاض ملحوظ في الجهد.
- انخفاض ملحوظ في الطاقة المنتجة.
