الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة

اجتاحت الألواح الشمسية العالم في السنوات الأخيرة. وأحد أسباب ذلك هو كفاءتها. ولكن ليس للألواح الشمسية نوع واحد فقط. فهي أنواع مختلفة حسب المادة والجودة والأداء. أحد أنواع الألواح هي الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. تقوم هذه الألواح أيضًا بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية باستخدام التأثير الكهروضوئي. ولكنها تختلف عن الألواح الشمسية التقليدية. فهي أخف وزنًا ومرنة أيضًا. وهي مصنوعة من طبقات رقيقة مختلفة من المواد الكهروضوئية.

دعونا نلقي نظرة على ماهية الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة وكيفية عملها.

ما هي الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة؟

كما ذكرنا أعلاه، هذه الألواح الشمسية مصنوعة من طبقات رقيقة من المواد الكهروضوئية. والغرض منها هو نفسه أيضًا، أي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. يبلغ سمك الطبقات بضعة ميكرومترات فقط. أو يمكنك اعتبارها أرق 300 مرة من "السيليكون القياسي". وهذا هو السبب في أنها مناسبة للأجهزة المحمولة.

وتتكون كل خلية من ثلاثة أجزاء رئيسية: طبقة واقية، ومادة كهروضوئية، وصفيحة موصلة. إلى جانب ذلك، تختلف مواد البناء أيضًا عن الألواح أحادية البلورية والألواح متعددة البلورات. كما أن أداء الأولى أفضل أيضًا. أحد أسباب زيادة الطلب عليها هو سهولة تصنيعها. لا يتعين عليك إنفاق الكثير من المال لتصنيعها. ومع الأداء الجيد، يمكنك تفضيل هذه الخلايا المرنة من الجيل الثاني.

كيف يتم تصنيع الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة؟

وهي أسهل أنواع الألواح الشمسية تصنيعاً. تحتوي كل من هذه الألواح على الأجزاء الرئيسية التالية:

الطبقة الواقية

الطبقة الواقية مهمة لزيادة العمر الافتراضي للألواح الشمسية. لذا، عليك إضافة طبقة رقيقة من الزجاج في الجزء العلوي منها. فهي تحسن المتانة وتحميها من المخاطر البيئية.

المواد الكهروضوئية

المادة شبه الموصلة الرئيسية اللازمة لتصنيع اللوحة هي المادة الكهروضوئية. كما أنها هي التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء. ويمكن أن تكون إما CGIS أو a-Si أو CdTe. يمكنك استخدام أي منها حسب احتياجاتك.

الصفيحة الموصلة

يجب أن تحتوي كل لوحة على طبقة من الصفيحة الموصلة. والسبب هو أنه يجب عليك تحسين توصيل اللوحة. كما أنه لا يمكنك تحمل أي فقدان للكهرباء. لذا، تلعب الصفيحة الموصلة دورًا رئيسيًا في هذا الصدد.

المواد القياسية لجميع أنواع الألواح الرقيقة هي نفسها. كما أن طريقة صنعها متشابهة. ما عليك سوى وضع المادة الكهروضوئية بين ورقة موصلة وطبقة واقية. وتكون جاهزًا لتوليد الكهرباء.

ما هي الأنواع المختلفة للألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة؟

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة لها أنواع مختلفة حسب المادة. سيؤثر ذلك على تكلفة وأداء اللوحة أيضًا. فيما يلي أنواع هذه الألواح:

ألواح تيلورايد الكادميوم (CdTe)

وهي أكثر أنواع الألواح الرقيقة شيوعاً. تحتوي هذه الألواح على الكادميوم تيلورايد كمادة تصنيع. وهو مركب كيميائي يلتقط أشعة الشمس ويحولها إلى كهرباء بكفاءة جيدة. تتميز ألواح CdTe بأنها رخيصة الثمن ولها فترة استرداد أقل.

الألواح الشمسية غير المتبلورة (a-Si)

ألواح السيليكون غير المتبلور هي أقدم أنواع الألواح. وهي تستخدم "ترسيب البخار الكيميائي" لوضع طبقة السيليكون على الزجاج. يمكن أن تعمل بشكل جيد تحت الضوء السيئ. لكن كفاءتها تنخفض بمجرد استخدامها لبضعة أشهر. كما أن عمرها الافتراضي أقصر أيضاً. وعموماً، فهي أفضل من حيث التكلفة.

ألواح ديسيلينيد النحاس الإنديوم الإنديوم الغاليوم (CIGS)

من المؤكد أن صناعة ألواح CIGS الشمسية أمر صعب للغاية. والسبب هو أنه يتعين عليك وضع طبقات من المعادن الأربعة واحدة تلو الأخرى. كما أن الجمع بين الطبقات الموصلة مع هذه الطبقات يجعل أشباه الموصلات قوية. وهذا هو السبب أيضاً في أن كفاءة هذه الألواح أعلى.

تعمل جميع هذه الأنواع من الألواح الرقيقة بشكل جيد بما فيه الكفاية. لكن CIGS لديها أعلى كفاءة بين الجميع. ولهذا السبب يزداد الطلب عليها.

هل الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة فعالة؟

تعتبر الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أرخص مقارنةً بالألواح الشمسية أحادية البلورية والألواح الشمسية متعددة البلورات. ولكن لها بعض العيوب أيضًا. فهي أقل كفاءة ولا تدوم طويلاً بما فيه الكفاية. يجب أن تعتني بها جيداً لجعلها تعمل بشكل جيد بما فيه الكفاية. انخفاض كفاءتها يعني أيضاً انخفاض قدرتها على توليد الطاقة. يحاول المصنعون جاهدين زيادة كفاءتها مع الحفاظ على انخفاض تكلفتها. وهذا هو السبب في تحسن أداء الألواح ذات الأغشية الرقيقة بمرور الوقت.

بلغت أعلى كفاءة لهذه الألواح التي تم تحقيقها حتى الآن 22.51 تيرابايت 3 تيرابايت في عام 2015. وقد حققت شركة سولار فرونتير، وهي مزود للطاقة الشمسية، هذا الإنجاز وحطمت رقمها القياسي. ولكن معظم الألواح ذات الأغشية الرقيقة تتراوح كفاءتها بين 6 و19%. وإذا تحدثنا عن أنواعها، فإن ألواح a-Si تبلغ كفاءتها 7% فقط. وفي الوقت نفسه، تبلغ كفاءة ألواح CdTe 15%. وتبلغ كفاءة ألواح CIGS 14% فقط. وأخيرًا وليس آخرًا، تبلغ كفاءة ألواح OPV 18%.

ومن العيوب الأخرى لهذه الألواح أنه لا يمكن للمستهلكين شراؤها. فهي متاحة للاستخدام التجاري فقط. وهذا هو السبب الذي يجعل معظم الناس يفضلون الحصول على الألواح البلورية. قد تسمح لك بالاستثمار في البداية ولكنها أفضل على المدى الطويل. لذا، تأكد من اختيار نوع الألواح بحكمة.

الخاتمة

تتميز الألواح الشمسية الرقيقة بالعديد من الفوائد. على سبيل المثال، فهي سهلة التركيب وتكاليف تصنيعها منخفضة. كما أنها مقاومة للتظليل ولها آثار كربونية أقل. ولكن لا يمكنك إنكار حقيقة أنها ليست فعالة. وهذا يعني أن التكلفة الرأسمالية قد تضيع. كما أن عمرها الافتراضي أقل مقارنة بالألواح الشمسية البلورية. لذلك، من الأفضل استخدامها في المناطق التي لا يمكنك الوصول فيها إلى الألواح البلورية. أو إذا كنت تستطيع شراء ألواح جديدة مرة أخرى بعد 8-10 سنوات. والسبب هو أنها جيدة لتطبيقات معينة فقط. لذا، اتخذ قرارك، وخذ جميع العوامل في الحسبان وانظر ما إذا كان هذا الخيار يناسبك.