كفاءة الخلايا الشمسية

Image Credits: Samuel Zeller on Unsplash

تعتبر كفاءة التحويل من أهم خصائص اللوحات الشمسية (اللوحات الكهروضوئية PV) و تقوم الشركات العالمية بصرف مليارات الدولارات سنويا لتحسين كفاءة منتجاتها.

ولكن ماذا نعني بكفاءة تحويل الخلية؟

 تعرف كفاءة تحويل الخلية بأنها نسبة الطاقة الواصلة مع أشعة الشمس التي يستطيع الفعل الكهروضوئي تحويلها إلى طاقة كهربائية. ويتم حساب الكفاءة بتقسيم الطاقة الكهربائية الناتجة عن التحويل على طاقة الضوء المسلط على الخلية. 


كفاءة تحويل الخلية = الطاقة الكهربائية الناتجة عن التحويل \ طاقة الضوء المسلط على الخلية

تقنيا وببساطة، كما شرحنا سابقا يقوم الفوتون الواصل إلى طبقة الامتصاص بتحفيز حاملات الشحنات السالبة والموجبة. اللوحات الشمسية ذات الكفاءة العالية تتطلب طاقة أقل من الضوء لكي يتحرر إلكترون سالب وثقب موجب ويستطيع الإلكترون العبور عبر المنطقة العازلة إلى الرقاقة السالبة. وبالتالي إذا سلطنا نفس كمية الضوء على لوحتين كهرو ضوئيتين بكفاءتين مختلفتين, واحدة بكفاءة 20% والأخرى بكفاءة 15%, فإن المتر المربع من لوحة ال 20% يستطيع تحريرالكترونات أكثر وبالتالي توليد طاقة كهربائية أكبر من متر مربع من اللوحة الأخرى بكفاءة 15%.

لقد قام مخبر الطاقة المتجددة الوطني في الولايات المتحدة الأمريكية بعمل رائع وذلك بتوثيق تطور كفاءة تحويل الخلاياالشمسية منذ العام ١٩٧٦ في صفحة واحدة. قد تكون هذه الصفحة معقدة قليلا ولكننا سنساعدكم على قراءتها في هذا المقال.

أولا ادخل الى الصفحة المحدثة من هنا . ولاحظ التالي:

صورة عن آخر تحديث من مخطط تطور كفاءات الخلايا الكهروضوئية
صورة عن آخر تحديث من مخطط تطور كفاءات الخلايا الكهروضوئية
  • يتم تفرقة الكفاءات حسب التكنولوجياالمستخدمة لتصنيع الخلايا الكهروضوئية ويتم التمييز حسب لون الخط المرسوم والشكل المصاحب له. مثلا، يتم تمييز مجموعة التكنولوجيا المعتمدة على خلايا بلورات السيليكون (Crystalline Si Cells) باللون الأزرق. أما الخلايا المتعددة الوصلات (Multijunction Cells) فيتم تمييزها باللون البنفسجي، أما تكنولوجيا الفلم الرقيق (Thin-Film)فيتم تمييزها باللون الأخضر، وهلم جرا.
  • يتم التعبير عن مرور الزمن من خلال المحور الأفقي من اليسار إلى اليمين.
  • يتم التعبير عن مقدار الكفاءة من خلال المحور الشاقولي من الأسفل إلى الأعلى.
  • الكلمات المكتوبة ضمن الشكل هي أسماء المخابر والشركات التي استطاعت تحقيق هذه الكفاءات.
  • الأرقام على يمين الشكل هي أحدث الكفاءات لكل تكنولوجيا حتى تاريخ نشر التقرير.

على سبيل المثال، إن أفضل كفاءة تحويل لخلايا بلورات السيليكون من نوع HIT هي ٢٦.٦٪ وتم تحقيقها من قبل شركة Kaneka. هل تستطيعون إيجاد أفضل كفاءة لخلايا الفلم الرقيق المصنع من تيلوريد الكادميوم CdTe؟ ومن هي الشركة التي استطاعت تحقيق هذا الرقم؟ الرجاء الإجابة في التعليقات.

من المهم الانتباه إلى أن كفاءة تحويل اللوحات الشمسية أقل عادة من كفاءة تحويل الخلايا المكونة لهذه اللوحات و هذا بسبب الضياع الذي يحصل في بنية توصيل الخلايا ضمن اللوحة بشكل رئيسي. كما أيضا يجب الانتباه إلى أن الكفاءة المكتوبة على اللوحات تكون مشروطة بالمعايير الموجودة في المخبر وبالتالي أداء هذه اللوحات سوف يختلف باختلاف البيئة في منطقة التركيب (حرارة، إضاءة،رطوبة، تظليل). يمكنكم التعرف على بعض العوامل المؤثرة على عمل اللوحات الشمسية هنا (قريبا).

أتمنى أن يكون هذا المقال قد نال أعجابكم و ساعدكم على فهم المقصود بكفاءة التحويل للألواح الشمسية و سنكون سعيدين بقراءة أسئلتكم في التعليقات و اشتراككم بقناتنا على اليوتيوب و اشتراككم بخدمة الأخبار على الموقع ليصلكم كل جديد.

أتمنى لكم يوما مشمسا!

Image Credits: Samuel Zeller on Unsplash

منيف بركات

منيف بركات هو مهندس حائز على ماجستير إدارة الأعمال وعمل في مجال الطاقة لأكثر من عشرة أعوام تنقل فيها ما بين شركات عالمية مثل: Exxonmobil, TÜV Rheinland, First Solar, RES Group

5 thoughts on “كفاءة الخلايا الشمسية

  • مقالاتك جميلة وتنافس بعضها في الفائدة والمتعة، نتلقاها (فتحفز ) فينا رغبة كبيرة في المعرفة و(تحرر) مزيدا من مساحات الطموح، لتتولد عندنا (طاقة) إيجابية بحسب كفاءة استيعابنا ومناخ شغفنا…
    اعتقد ان الاجابة أفضل كفاءة لخلايا الفلم الرقيق CDTe تقريبا هي ١٠٠/٢٣ وحققتها شركة frist solar

    Reply
    • شكرا لتعليقك الايجابي متابعنا العزيز أحمد. نتمنى لك دوام الفائدة و المتعة على موقعنا. الكفاءة المخبرية التي توصلك لها شركة First Solar على مستوى الخلية حتى تاريخ هذا التعليق هي 22.1% وبالفعل الرقم قريب جدا من الرقم الذي ذكرته. شكرا لمتابعتك

      Reply
  • Pingback:

  • the answer of question NREL 23.3%

    Reply

اترك تعليقاً

You have to agree to the comment policy.