من أول الأمور التي يجب مراعاتها عند اختيار بطارية تعمل بالطاقة الشمسية هو دعم الألواح أحادية البلورة أو متعددة البلورات، نظرًا لاستمرار ازدياد شعبية الإشعاع الشمسي. على الرغم من شيوع استخدام النوعين معًا في المنازل والشركات ومنشآت الطاقة الشمسية الحديثة، إلا أنهما يختلفان في المظهر والفعالية والتكلفة والأداء. يتطلب اتخاذ القرار الأمثل بناءً على احتياجاتك وسعرك والمساحة المتاحة فهم الاختلافات الرئيسية بين هذين النوعين من الألواح. سنشرح كيف تعمل الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات. لوحات قم بالمقارنة في هذا الدليل حتى تتمكن من اختيار ما يناسب احتياجاتك بشكل أفضل.
تعريف الألواح الشمسية أحادية البلورات مقابل متعددة البلورات
ما هي الألواح الشمسية أحادية البلورية؟
كلمة "mono" مشتقة من كلمة "sole"، مما يدل على أن حاويات الخلايا مصنوعة من شفافية فريدة. تتميز الخلايا متعددة البلورات المختلفة بمظهر أكثر تناسقًا وظلامًا وشبه منظف، وذلك بفضل استخدام حاوية سيليكون واحدة نظيفة.
يمكن للإلكترونات أن تنتقل بسهولة أكبر عبر الحاوية عند استخدام الشكل الموحد للطريقة الشفافة. ويُعرّف الإتقان بدقة بأنه تدفق سلس ونشط للمادة، مما يؤدي إلى تحسين إنتاج الطاقة لكل وحدة مساحة من الحاوية. وتتجاوز كفاءة الألواح الشمسية أحادية البلورة باستمرار 20%، وهي أعلى بكثير من كفاءة الألواح متعددة البلورات.
ما هي الألواح الشمسية متعددة البلورات؟
تُصنع الخلايا الشمسية في هذه الحالة بتسخين عدد كبير من بلورات السيليكون الصغيرة معًا، وهو ما يُعرف بالشفافية المتعددة في فترة أو موقع آخر. لهذا السبب، لا تتواجد حاويات بولي-سيليكون بشكل موحد، ويُظهر سطح الخلية مجموعة متنوعة من البلورات. ومع ذلك، لا يقتصر تأثير استخدام بلورات أصغر وأكثر تنوعًا على الصورة فقط.
تُعرف تقنيًا باسم "حواف البذرة"، ويؤدي عدم انتظام التركيب إلى خلق حواجز تمنع الإلكترونات من الحركة بحرية. هذه هي حدود البلورات الفردية التي لا تستطيع الإلكترونات عبورها بحرية. مع قلة مصادر حركة المادة النشطة، تقل السعة، وبالتالي تقل الكفاءة. تتراوح كفاءة الحاويات متعددة البلورات بين 15 و18%، حسب نقاء البلورات وعوامل أخرى.
أحادي البلورة مقابل متعدد البلورات: كيف يتم تصنيعهما؟
كيف يتم تصنيع اللوحة الشمسية الأحادية؟
الألواح الشمسية الفاخرة المصنوعة من السيليكون، المعروف أيضًا باسم SiO2 أو السيليكا أو الكوارتزيت، تُعرف بالألواح أحادية البلورة. وتُعدّ ألواح SunPower وLG أحادية البلورة من أبرز نماذجها.
يخلط المُصنِّعون ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) والكربون في أفران خاصة، ويُخفِّفون الحرارة عند درجات حرارة تزيد عن 2552 درجة فهرنهايت (1100 درجة مئوية) لإنتاج حاويات شمسية للألواح الشمسية أحادية البلورة. ونتيجةً لذلك، يتبقى سيليكون نقي بنسبة 98-99.99%. تشير كلمة "أحادي البلورة" إلى أن البطارية الشمسية مصنوعة من بلورات السيليكون فقط. يُوضع قرص سيليكون في كل حاوية عند نفاد شفافية السيليكون.
يستخدم مصنعو البطاريات أحادية البلورة التي تعمل بالطاقة الشمسية عملية تشوكرالسكي لإنتاج المادة الشفافة الوحيدة. هنا، توضع كتلة شفافة صغيرة في درجات حرارة عالية جدًا داخل وعاء مملوء بسيليكون منصهر نقي. للعثور على كتل شفافة كبيرة، يقومون أولًا بسحب المصدر والسماح للسيليكون الساخن بالنمو حوله. هذه السبيكة الشفافة الوفيرة هي الأكثر طلبًا. لإنتاج حاويات الطاقة الشمسية، يقطع المصنعون الكتلة إلى رقائق رقيقة.
باستخدام طبقة شفافة واحدة، تُمنح الإلكترونات مساحة أكبر للانتقال، مما يسمح بتدفق طاقة أفضل.
كيف يتم تصنيع الألواح الشمسية المتعددة؟
على غرار الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات - والتي يشار إليها أيضًا باسم الألواح متعددة الشفافة أو متعددة البلورات الألواح الشمسية في أوقات أو مواقع مختلفة، مصنوعة من السيليكون. مع ذلك، لا يستخدم الصنّاع هنا عملية تشوخرالسكي لإنشاء أنبوب شفاف موحد؛ فهم لا يزيلون القالب النظيف وحده.
كبديل، يستخدمون نظام الصب لتسييل الطبقة الحاكمة ودمج عدة شظايا سيليكون. توضع قطع السيليكون المُطراة في بوتقات ورمية، أبعادها اثنتي عشرة بوصة × ثمانية وثلاثون سنتيمترًا، وتُترك لتبرد. يُفرم السبائك ويُصقل ويُحسّن ويجمعها المُصنّعون لصنع رقائق للألواح بعد أن يبرد السيليكون المُذاب ويتصلب. يُحيط بالأطفال في البطارية متعددة البلورات التي تعمل بالطاقة الشمسية صفاء غير متساوٍ. يُشتق مصطلح "متعدد البلورات" من ميله للانقسام إلى بلورات أصغر مختلفة.
هناك درجة معينة من حرية حركة الإلكترونات لأن كل وعاء يحتوي على عدة بلورات. بهذه الطريقة، لا يكون التدفق الكهربائي جيدًا.
نعم، من الأسهل دمج وتزيين وتمثيل قطع السيليكون الصغيرة لصنع بطارية تعمل بالطاقة الشمسية. وذلك لأن الموارد الطبيعية لا تُهدر خلال عملية الإنتاج بأكملها. إذا كنت ترغب في تركيب بطارية تعمل بالطاقة الشمسية بميزانية محدودة، فإن الألواح الشمسية متعددة البلورات تُعد بديلاً ممتازًا. أما الألواح الكونية متعددة البلورات، فهي من إنتاج شركة Amerisolar.
الألواح الشمسية أحادية البلورة مقابل الألواح الشمسية متعددة البلورات: الإيجابيات والسلبيات
1. إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية أحادية البلورة
مزايا الطاقة الشمسية أحادية البلورة
- كفاءة أعلى مقارنة بأنواع أخرى من الألواح.
- يعمل بشكل أفضل في درجات الحرارة العالية والمنخفضةضوء شروط.
- هناك حاجة إلى نطاق أقل بسبب زيادة نمو القوة.
- مظهر أنيق، متناسق، وغير نظيف.
- ضمانات طويلة الأمد تدوم لمدة لا تقل عن 25 عامًا.
عيوب الطاقة الشمسية أحادية البلورة
- أكثر تكلفة في البداية من الألواح متعددة البلورات.
- طوال عملية التصنيع، المزيد مواد يتم إهدارها.
- يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة للغاية إلى انخفاض طفيف في الإنجاز.
- حساسة إذا تم إدارتها بشكل غير صحيح.
- مبالغة في استخدام المساحات الكبيرة المفتوحة أو الاحتياجات التي تتطلب قوة أقل.
2. إيجابيات وسلبيات الألواح الشمسية متعددة البلورات
مزايا الألواح الشمسية متعددة البلورات
- وهي أقل تكلفة من الألواح ذات التقنية أحادية البلورة.
- تقليل هدر إنتاج السيليكون.
- مثالية للأماكن الواسعة ذات المساحة الكبيرة.
- فعالية مناسبة في المناطق المعتدلة.
- منخفض لإنشاء وسلس.
عيوب الألواح الشمسية متعددة البلورات
- كفاءة أقل عادةً من أحادية البلورة بمقدار 13–17%.
- نحتاج إلى مساحة إضافية لإخراج القوة الثابتة.
- يمكن أن يكون المظهر المنقط والأزرق أقل تعقيدًا.
- العمر والأداء تحت الحرارة أقل قليلاً.
- أقل مهارة في ظروف الإضاءة الخافتة أو الغائمة.
الفرق بين الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات
1. على أساس الكفاءة
ما مدى كفاءة الألواح الشمسية الأحادية؟
يتم تحديد تصنيف فعالية اللوحة الشمسية من خلال مدى جودة الطاقة الشمسية تُحوّل اللوحة الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. كلما زادت كفاءة البطارية الشمسية، قلّت المساحة اللازمة لتركيبها.
غالبًا ما تتمتع الحاويات أحادية البلورة بأعلى كفاءة بين جميع أنواع الألواح الشمسية. وهي خيارك الأمثل إذا كان نظام الطاقة الكهروضوئية لديك يشغل مساحة كبيرة في السقف، إذ تتراوح درجة كفاءتها بين 15% و20% أو أعلى.
لأن الحاويات الأحادية مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة، فإنها تتمتع بكفاءة عالية وقدرة على توليد الطاقة. ولتحسين تدفق الطاقة، تُمنح الإلكترونات مساحة كافية للمرور بسرعة عبر الحاوية.
تتميز الخلايا الكونية أحادية البلورة بكفاءة عالية في استخدام المساحة، إذ تُولّد سعة أكبر لكل قدم مربع مقارنةً بالحاويات متعددة البلورات. كما أنها تعمل بكفاءة حتى في ضوء منخفض المستويات.
ما مدى كفاءة الألواح الشمسية المتعددة؟
من حيث الكفاءة، لا تُعتبر الألواح الشمسية متعددة البلورات قوية جدًا. وكما ذُكر سابقًا، يُفسر هيكلها متعدد البلورات وجود فائض من البلورات. ونتيجةً لذلك، تقلّ مساحة الإلكترونات التي تُمكّن البيروقراطية من العمل بسلاسة.
البيروقراطية أقل نجاحًا في توليد الطاقة بسبب المقاومة العالية في تطور الإلكترونات، والتي تصاحبها قلة براءة السيليكون. تتمتع غالبية الخلايا الكهروضوئية متعددة البلورات بمستوى كفاءة يتراوح بين 13 و16%. وكما هو معروف، إذا كانت مساحة منزلك محدودة، فلن تكون هذه الخلايا مجدية.
تتميز الألواح الشمسية متعددة البلورات بكونها خيارًا أكثر حذرًا. لذلك، إذا كانت مساحة سطح منزلك واسعة وميزانيتك محدودة، فإن الألواح متعددة البلورات ذات الكفاءة المنخفضة ستكون كافية.
الألواح الشمسية أحادية البلورة مقابل الألواح الشمسية متعددة البلورات: معامل درجة الحرارة
2. درجة الحرارة
ما هو تأثير درجة الحرارة على كفاءة الألواح الشمسية الأحادية؟
عندما تتجاوز حرارة اللجنة 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت)، تحسب التعاونية الحرارية مقدار انخفاض إنتاج الطاقة. والحقيقة هي أن الألواح الشمسية يفضل ضوء يجب أن يتم تجربة الحرارة الزائدة.
في ملصقات منتجاتهم، غالبًا ما يُشير المُصنِّعون إلى رهانات تعاونية في الألواح الكونية على درجة حرارتها. معامل حرارة الألواح الكونية أحادية البلورة أقل، ويتراوح بين -0.3%/C و-0.5%/C.
الطاقة الشمسية بطارية ستفقد الألواح الشمسية أحادية البلورة ما بين 0.3% و0.5% من سعتها لفترة وجيزة إذا ارتفعت درجة الحرارة درجة مئوية واحدة أو 1.8 درجة فهرنهايت. تنقل الألواح الشمسية أحادية البلورة الطاقة بكفاءة أكبر في ظروف الطقس الدافئ بفضل قيم معامل حرارتها. لذلك، يجب توخي الحذر بشأن درجة حرارة الطاقة الشمسية التعاونية إذا كنت ممن ينتظرون صيفًا أطول وأكثر حماسًا في مكان آخر.
ما هو تأثير الحرارة على الألواح الشمسية المتعددة؟
معامل حرارة الألواح الشمسية متعددة البلورات أعلى من معامل حرارة الألواح أحادية البلورة. يتراوح معامل حرارة الخلايا الشمسية متعددة البلورات المُنتجة من الألواح الشمسية بين -0.3% و-1%.
وبالتالي، مع ارتفاع درجات الحرارة، من المرجح أن تفقد هذه الألواح الشمسية فاعليتها مؤقتًا. وبهذه الطريقة، تتيح الألواح الشمسية متعددة البلورات نقل الأداء الأمثل في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة للغاية.
الألواح الشمسية أحادية البلورة مقابل الألواح متعددة البلورات: معدل التدهور
3. معدل التحلل
يشير معدل الاستهلاك إلى قوة الأداء السنوية، أو التلف، أو العمر الافتراضي للخلية الشمسية. يتراوح معدل اضمحلال الألواح الشمسية عادةً بين 0.3% و1%، مما يعني أن إنتاجيتها الإجمالية ستتراوح بين 0.3% و1%.
بالنسبة لغالبية الألواح الكهروضوئية أحادية البلورة، يتراوح فقدان الكفاءة السنوي بين 0.3% و0.8%. لفهم أفضل، لنفترض أن معدل تدهور بطاريتك أحادية البلورة التي تعمل بالطاقة الشمسية هو 0.5%.
في هذه الحالة، ستعمل البيروقراطية بكفاءة 95% في سن العاشرة، و90% في سن العشرين، مما يجعلها غير فعّالة تمامًا. يمكنك أن تتوقع عمرًا افتراضيًا يصل إلى 40 عامًا لبطاريتك أحادية البلورة التي تعمل بالطاقة الشمسية، وذلك حسب عدة عوامل. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الألواح أحادية البلورة بضمان لمدة 25 أو 30 عامًا.
ما هي المدة التي تدوم فيها لوحة الطاقة الشمسية المتعددة؟
بالمقارنة مع الألواح الشمسية أحادية البلورة، تتميز الألواح الشمسية متعددة البلورات بمعدل تدهور أعلى. بمعنى آخر، تتلف بسرعة أكبر. مع ذلك، هذا لا يعني أنها ليست متينة. يمكن لبطارية بولي بلورية جيدة تعمل بالطاقة الشمسية أن تدوم من 20 إلى 35 عامًا على الأقل.
أسعار الألواح الشمسية أحادية البلورة مقابل متعددة البلورات:
4. مقارنة التكلفة
هناك مزايا عديدة لإنتاج الألواح الشمسية أحادية البلورة. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع تكلفتها الأولية، فهي ليست شائعة. أغلى أنواع الألواح الشمسية الكهروضوئية في التصنيع هي الألواح أحادية البلورة، حيث تُهدر عملية تصنيعها السيليكون وتستهلك كميات كبيرة من الكهرباء.
بالمقارنة مع نظيراتها أحادية البلورة التي تعمل بالطاقة الشمسية، تُعدّ الألواح الشمسية متعددة البلورات منخفضة التكلفة تقريبًا. من حيث الفعالية، تبقى تكلفة الواط أقل. تُعد الألواح الكونية متعددة البلورات أقل تكلفةً نظرًا لطريقة تصنيعها. ومن المفترض أن تُنتج هذه العملية نفايات سيليكون أقل وتُقلل من قوة تحمل المنتج النهائي، مما يُقلل من تكلفة المنتج النهائي.
ما هي تكلفة لوحة الطاقة الشمسية الأحادية؟
الألواح الكونية أحادية البلورة أغلى من الألواح الكونية متعددة البلورات عند مقارنة خصائصها. مع ذلك، قد تظل خيارك الأمثل. العامل الرئيسي المؤثر على فرق السعر بين هذين النوعين من البطاريات الشمسية هو بنية السيليكون. لإنتاج الألواح متعددة البلورات، يصبّ المصنعون السيليكون المنصهر في قوالب مربعة، ثم يقطعون رقائق التشكيل إلى حاويات منفصلة. من ناحية أخرى، يتطلب إنتاج الألواح أحادية البلورة تقنية أكثر تعقيدًا لحجز السيليكون، مما يجعل الحاويات الكونية أحادية البلورة أكثر تكلفة.
ما هي تكلفة لوحة الطاقة الشمسية المتعددة؟
عند مقارنة تكاليف نوعين مختلفين، ضع في اعتبارك أن الألواح الشمسية أحادية البلورة الألواح الشمسية أحادية البلورة أكثر تكلفة. في الوقت نفسه، تبقى تكلفة العمالة، والجهد، والحماية من الطاقة، والدوائر، والمحولات ثابتة لكليهما. مرة أخرى، إذا كانت لديك مساحة محدودة لبطارية تعمل بالطاقة الشمسية، يمكنك تحقيق عائد استثمار أفضل لأن الألواح أحادية البلورة أكثر كفاءة. وأخيرًا، تجدر الإشارة إلى أن الإعفاء الضريبي الكوني الموحد لا يزال متاحًا لكلا النوعين من الألواح الشمسية.
تطبيقات الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات
تطبيقات الألواح الشمسية أحادية البلورة
- أنظمة أسطح المنازل السكنية
- التركيبات الحضرية والمحدودة بالمساحة
- أسطح المباني التجارية والصناعية
- منازل وكبائن خارج الشبكة
- أبراج الاتصالات والمراقبة عن بعد
- المركبات والقوارب التي تعمل بالطاقة الشمسية
- أنظمة النسخ الاحتياطي العسكرية والطوارئ
- أنظمة الطاقة للمركبات الفضائية والأقمار الصناعية
- مظلات السيارات الشمسية وهياكل المظلات
- أجهزة الطاقة الشمسية المحمولة عالية الكفاءة
تطبيقات الألواح الشمسية متعددة البلورات
- تركيبات أسطح المنازل
- مزارع الطاقة الشمسية ومشاريع المرافق العامة
- أنظمة خارج الشبكة في المناطق الريفية أو النائية
- أسطح المباني التجارية والصناعية
- التطبيقات الزراعية
- إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
- أنظمة ضخ المياه
- محطات الشحن بالطاقة الشمسية
- المباني التعليمية والحكومية
- حلول الطاقة الشمسية المحمولة للمخيمات والمركبات الترفيهية
هل الألواح الشمسية أحادية البلورية أم متعددة البلورية تستحق العناء؟
يعتمد الاختيار بين الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات على عوامل عديدة، ولا يوجد خيار أفضل من الخيار المضمن. من المهم معرفة ما تبحث عنه في البطارية الشمسية والطريقة التي تناسبك.
تُعد الألواح أحادية البلورة أكثر فعالية وكفاءة في استخدام المساحة من الألواح متعددة البلورات، ما يعني أنها توفر جودة أعلى بمساحة أقل. يُعد هذا الدرس في إدارة الإطارات مثاليًا إذا كانت مساحة سقفك محدودة أو كنت تخطط لتحقيق أقصى قدر من الجودة. تتطلب استراتيجية زيادة الإنتاجية استخدام عدد أقل من الألواح أحادية البلورة لتحقيق نفس قوة إنتاج الألواح متعددة البلورات، ويعود ذلك أساسًا إلى زيادة غلة الحصاد على المدى الطويل.
من ناحية أخرى، بناءً على وجهة نظرك، احصل على أساس لانهائي فعال من حيث التكلفة دون أي تكلفة باهظة، أو ألواح متعددة البلورات، أو ربما التركيب المناسب. وقد ساهمت التطورات التكنولوجية في تحسين فعالية الألواح متعددة البلورات، مما يجعلها خيارًا عمليًا واقتصاديًا للعديد من مالكي العقارات. للتقدم، اختر ما إذا كانت الألواح أحادية البلورة أو متعددة البلورات اللانهائية تستحق العناء، وذلك من خلال إجراء بحث شامل، والبحث عن مصادر موثوقة من موردين لانهائيين، والتواصل مع أنظمة الطاقة الشمسية الأخرى لاختيار الخيار الأمثل لاحتياجات منزلك.
خاتمة
في النهاية، يعتمد الأمر على أهدافك عند الاختيار بين الألواح الشمسية أحادية البلورة ومتعددة البلورات: إما تحقيق أقصى قدر من الكفاءة، أو خفض التكلفة الأولية، أو تحقيق مظهر جمالي. فبينما توفر الألواح متعددة البلورات دقة منخفضة التكلفة ودقة عالية في الصور القريبة، بالإضافة إلى إنتاجية موثوقة ومتينة، توفر الألواح أحادية البلورة كفاءة وتوصيلاً أفضل، خاصةً في نطاق محدود. يمكنك استثمار أفضل في الطاقة النظيفة التي تناسب احتياجاتك وأهدافك طويلة المدى من خلال إدراك مزايا وعيوب كل منهما. يمنحك اختيار البطارية المناسبة التي تعمل بالطاقة الشمسية خطوة أقرب إلى حرية الطاقة، سواء كنت تُشغّل منزلك أو عملك أو نظامًا خارج الشبكة الكهربائية. جاكوين شريكك في السلامة المرورية، مورد موثوق لمعدات السلامة المرورية، لنضمن لك حرية التنقل. كن شريكنا لتحقيق أقصى درجات السلامة المرورية باستخدام منتجاتنا. منتجات السلامة على الطرق.
