تأثير العوامل البيئية على كفاءة وأداء الألواح الكهروضوئية

يواجه قطاع الطاقة المتجددة في العموم، والشمسية في الخصوص تحدياتٍ جمّة تُعيق كفاءته وعملية تقدمه؛ بعض هذه العوائق قد تكون ماديةً، وأخرى تتعلق بتوافر المساحات الكافية للمحطات المراد تشييدها، ولاكن، ماذا عن العامل البيئي؟

حقيقةً، تشكل العوامل البيئية والظروف المناخية تحدياً كبيراً لقطاع الطاقة الشمسية في الشرق الأوسط وشمال إفريقيا، والعالم أجمع، كيف لا وهي تقلل، بل وتتحكم في أداء الألواح الشمسية وكفاءتها، مقللةً من قدرتها الإنتاجية ومعطلةً بعضاً من وظائفها في بعض الأحيان.

كيف يتحكم العامل البيئي بأداء الألواح الشمسية؟

تؤثر مختلف العوامل البيئية على أداء الألواح، لنتعرف على أبرزها:

1. الحرارة العالية:

ساد الاعتقاد أن الألواح الشمسية تزداد كفاءتها وتعمل بشكلٍ أفضل ضمن درجات حرارةٍ مرتفعة؛ هذا مفهومٌ خاطئٌ، إذ يمكن أن يكون لارتفاع درجة حرارة الألواح الشمسية تأثيرٌ متناقص على الكفاءة، حيث يرتفع تيار الإشباع العكسي لمادة نصف الناقل في الخلايا مع ارتفاع الحرارة ويقابله انخفاض جهد الدارة المفتوحة للخلية وبالتالي ينخفض جهد اللوح الشمسي
وبالتالي تقّل الكفاءة والطاقة المنتجة من اللوح. ولذلك، يجب عند اختيار اللوح الشمسي قراءة خصائص اللوح ودراستها، والتحقق من قيمة معامل الحرارة للوح والتأكد من مناسبته للبيئة المحيطة.

معامل الحرارة: معدل انخفاض الطاقة التي ينتجها اللوح عند ارتفاع درجة حرارته درجة مئوية واحدة؛ وكلما كانت قيمته أقرب إلى الصفر كان أداء اللوح في ظل ارتفاع درجة الحرارة أفضل.

● لنأخذ هذا المثال:
فرضاً أن جهد الدارة المفتوحة (Voc) للوحٍ ما -ضمن الظروف المعيارية عند درجة حرارة 25 مئوية- يساوي 22.3 فولط، ومعامل الحرارة للوح هو -0.34%\درجة مئوية، ووصلت يوماً درجة الحرارة إلى 45 درجةً مئوية، فإن قيمة جهد الخرج ستنخفض وفقاً للتالي:

(45-25) ×0.34% = 6.8%

2. تراكم الغبار.. منطقة الشرق الأوسط هي أكثر من يعاني من هذه المشكلة!

تعد منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا الأكثر غباراً في العالم، وتشهد العديد من دول المنطقة عواصفاً ترابية قاسية، وخاصة خلال فصل الربيع تحديداً. فكيف تؤثر هذه الظروف على عمل الألواح الشمسية؟

تضعف إنتاجية اللوح مع تراكم مع تراكم الغبار والأتربة على سطحه، بسبب انخفاض كمية الإشعاع الشمسية التي تصل للخلايا. وبالتالي، يتراجع أداء الألواح بنسبةٍ قد تتراوح بين 20-50% (تبعاً لنسبة الغبار المتراكم وإهماله).
كما أن تراكم الغبار قد يكون سبباً في تشكّل البقع الساخنة (Hotspot) والتي تؤدي في حال عدم معالجتها لتلف الخلايا وقد تسبب تلف اللوح كاملاً وفي بعض الحالات حرائق أيضاً.

3. الرطوبة

تؤثر الرطوبة بسهولة على كفاءة الخلايا الشمسية، إذ قد تقلّل الكفاءة والإنتاجية بنسبة 15-30%، وذلك بمجرد تشكل طبقةٍ رقيقة من الماء على سطح الألواح.

إذا تجمعت بعض قطرات الماء الصغيرة أو بخار الماء على الألواح الشمسية، فإنها تعكس أو تكسر ضوء الشمس بعيداً عن الخلايا، مما يقلل من كمية الإشعاع الشمسيّ الواصل إليها.

كيف تتحدى ألواح «DRACO» الظروف المناخية والبيئية القاسية؟

أثبتت ألواح «DRACO» من شركة «SUMEC/PhonoSolar» جدارتها بانخفاض تأثر أداءها وكفاءتها، بمختلف الظروف المناخية وذلك بعد خضوعها لسلسلةٍ من الاختبارات تحت الظروف المعيارية والعوامل البيئية المختلفة مثل درجات الحرارة العالية والرطوبة المرتفعة والمناطق الأكثر عرضةً للغبار والأتربة.

تعتمد على خلايا من نمط N ومُصنعة بتقنية «توب كون – TopCon» التي تعتبر الأقل تأثراً بمثل هذه الظروف والعوامل، بالمقارنة مع تقنيات الخلايا الأخرى كخلايا البيرك «PERC» مثلاً.

إذاً، لماذا ألواح «DRACO»؟

أثبتت ألواح «DRACO» أنها صُنعت لتدوم وتتحمل الظروف المناخية القاسية بفضل خصائصها:

• كفاءة تحويل عالية تصل لأكثر من 22%
• انخفاض التقادم «Degradation»، إذ تبلغ نسبة التقادم في السنة الأولى أقل من 1.0%.
• تقادم خطي بنسبة 0.4% سنوياً لمدة 30 عاماً.
• وجود معامل درجة حرارة محسَّن، ما يجعلها تعمل بشكلٍ جيدٍ جداً في درجات الحرارة العالية
• تتألف الألواح من خلايا ثنائية الوجه «Bifacial»، مما يزيد من كمية الطاقة المنتجة. كما تتميز بمعامل ثنائي الوجه (الوجهين) مرتفع «Bifaciality Factor» الذي يصل حتى 85%.
• لا يوجد أي تأثير للتقادم المُحفّز بالضوء «LID» مما يعني طاقة أكبر.
• يساهم الغلاف البوليميري «POE»، وطبقات الزجاج المضاعف بكون اللوح مقاوماً لخصائص التقادم المُحفّز بالتوتر «PID» ويقلل من إمكانية دخول المياه.
• أداء مميز في الضوء المنخفض، وإنتاجية أعلى بفضل كون الخلايا من نمط N.
• تصميم كهربائي محسَّن يقلل من أخطار النقاط والبقع الساخنة وتيار التشغيل.
• موثوقية أعلى، وميزات تقاوم التآكل في البيئات القاسية.
• تم تصميم خلاياها بتقنية نصف الخلية مما يمنحها مقاومة كبيرة لحدوث التشققات والتصدعات، وتكون الضياعات أقل.

كما ويخضع اللوح بما يصل إلى 38 عملية مختلفة لمراقبة الجودة والفحص على مدار 24 ساعة، داخل منشآت شركة «SUMEC/ Phono Solar».

تعرفوا أكثر على منتجات «SUMEC/ Phono Solar» وألواح «DRACO» عبر الموقع: http://www.phonosolar.com/

كما يمكنكم التواصل مع فريق «SUMEC/ Phono Solar» في الشرق الأوسط عبر البريد الالكتروني: mea@phonosolar.com

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!