سولارابيك، قطر- 14 مايو 2025: كشف اختبار ميداني دقيق استمر لثلاث سنوات، أجراه علماء من جامعة حمد بن خليفة المرموقة في قطر، عن نتائج حاسمة قد تعيد تشكيل خيارات الاستثمار في مشاريع الطاقة الشمسية بالمناطق الصحراوية. وأظهرت الدراسة المقارنة بين أحدث تقنيات الألواح الشمسية أن الألواح بتقنية الوصلة غير المتجانسة (HJT)، رغم وعودها بكفاءة عالية، سجلت أعلى معدلات التدهور في الأداء، بينما برزت ألواح التوب كون (TOPCon) كأكثر التقنيات مقاومة للظروف القاسية، مسجلةً أدنى مستويات التدهور، وذلك في منافسة شملت أيضاً تقنية خلايا البيرك (PERC) التقليدية.
تفاصيل الاختبار وظروفه القاسية تكشف فروقات الأداء
أجرى فريق الباحثين بجامعة حمد بن خليفة التجربة في حقل اختبار متخصص بمدينة الدوحة، حيث تم تعريض ثماني مجموعات مختلفة من الألواح الشمسية لظروف البيئة الصحراوية الحقيقية. وشملت هذه المجموعات لوحاً أحادي الوجه وآخر ثنائي الوجه من تقنية HJT، ولوحين ثنائيي الوجه من تقنية TOPCon، وأربعة ألواح ثنائية الوجه من تقنية PERC، جميعها من شركات مصنعة رائدة من الفئة الأولى لم يُفصح عن هويتها. ورُكبت هذه الألواح في سلاسل مكونة من ست ألواح لكل منها، متصلة بعاكس يعمل بنظام تتبع نقطة الاستطاعة العظمى (MPPT)، وبزاوية ميل 22 درجة مواجهة للجنوب، وعلى ارتفاع 1.1 متر عن سطح الأرض. وقُيّمت الألواح ميدانياً، ثم خضعت لفحوصات معملية دقيقة بعد عام واحد وثلاثة أعوام لقياس التدهور ونسب الأداء وإنتاج الطاقة النوعي. وسجلت ألواح HJT، على الرغم من كفاءتها الأولية المرتفعة ومعاملات درجة الحرارة الجيدة نظرياً، معدل تدهور وصل إلى 8.73% خلال فترة الثلاث سنوات، وهو رقم يفوق بشكل كبير ما تشير إليه أوراق البيانات الخاصة بالشركة المصنعة (0.25% سنوياً وضمان 92% للطاقة بعد 25 عاماً). وتحديداً، بلغت خسارة الطاقة في لوح SHJ-M1 نسبة 8.73% وفي لوح SHJ-M5 نسبة 6.50%. وفي المقابل، أظهرت إحدى ألواح TOPCon (طراز M2) أقل معدل تدهور على الإطلاق بنسبة 0.14% فقط، بينما شهدت ألواح PERC متعددة البلورات تدهوراً أعلى في السنة الأولى مقارنةً بألواح PERC أحادية البلورة ألواح TOPCon.
إنتاجية الطاقة النوعية وتباين أداء TOPCon تحت شمس الصحراء
كشفت صور اللمعان الكهربائي وتحليلات الأداء المعمقة عن تباين لافت في موثوقية ألواح TOPCon نفسها؛ فبينما أظهر أحد طرازاتها تدهوراً كبيراً، تميز طراز آخر بأقل معدل تدهور بين جميع الألواح المختبرة، مما يشير، بحسب الباحث مولد كفامبي، إلى أن موثوقية تقنية TOPCon في المناخات الصحراوية تعتمد بشكل حاسم على خيارات التصميم المحددة، والمواد المستخدمة، وعمليات التصنيع. وبرهنت الألواح ثنائية الوجه من نوعي HJT و TOPCon على إنتاج طاقة نوعي (SEY) متفوق ومتسق مقارنةً بألواح PERC، خاصةً خلال أشهر الصيف الحارة، مع تقلص هذه الفجوة في إنتاج الطاقة خلال فصل الشتاء. وأكد الباحثون أن بعض طرز PERC، المصممة بعناية ومواد جيدة، لا تزال قادرة على تقديم أداء تنافسي حتى في البيئات الصحراوية الصعبة. وحلل الفريق البحثي أيضاً فقدان الأداء المرتبط بالحرارة، ليجدوا أن لوح TOPCon-M2 سجل أعلى نسبة فقدان بلغت 9.89%، بينما كان لوح SHJ-M5 الأقل تأثراً بالحرارة، مسجلاً نسبة فقدان 5%.
نظرة مستقبلية: البحث العلمي يمهد الطريق لتحسينات جوهرية
إن المناخ الصحراوي بخصائصه الفريدة من إشعاع شمسي مرتفع، ودرجات حرارة عالية، وأشعة فوق بنفسجية شديدة، وتراكم كثيف للغبار، ورطوبة مرتفعة، يوفر بيئة اختبار مثالية لاكتساب رؤى حاسمة حول إنتاج الطاقة الفعلي لهذه التقنيات الحديثة، وآليات تدهورها، وموثوقية موادها على المدى الطويل، خاصة وأن تقنيتي TOPCon و HJT يتم اعتمادهما بسرعة على الرغم من أن أداءهما الميداني وموثوقيتهما لا يزالان بحاجة لدراسات وافية. ويتجه الفريق البحثي حالياً نحو دراسة تقنيات التلامس الخلفي (BC-TOPCon و BC-HJT) التي يعتبرها القطاع الصناعي واعدة، مع خطط لاستخدام النمذجة الحاسوبية لتعميق فهم آليات التدهور وتطوير سبل تحسين موثوقية ومتانة وحدات SHJ و TOPCon الكهروضوئية.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: science direct
IMAGE SOURCE: science direct
