تعتبر الألواح الشمسية أحد أهم مكونات نظام توليد الطاقة الشمسية.وتتمثل مهمتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ومن ثم إخراج كهرباء التيار المستمر لتخزينها في البطارية.يعد معدل التحويل وعمر الخدمة من العوامل المهمة لتحديد ما إذا كانت الخلية الشمسية لها قيمة استخدام.
يتم تعبئة الخلايا الشمسية بخلايا شمسية من السيليكون أحادي البلورية عالية الكفاءة (أكثر من 21٪) لضمان توفير الطاقة الكافية التي تولدها الألواح الشمسية.الزجاج مصنوع من زجاج سويدي مقسى منخفض الحديد (المعروف أيضًا باسم الزجاج الأبيض)، والذي يتمتع بنفاذية تزيد عن 91% ضمن نطاق الطول الموجي للاستجابة الطيفية للخلايا الشمسية، وله انعكاسية عالية للضوء تحت الأحمر أكبر من 1200 نانومتر.وفي الوقت نفسه، يمكن للزجاج أن يتحمل إشعاع ضوء الشمس فوق البنفسجي دون تقليل النفاذية.تتبنى EVA طبقة EVA عالية الجودة بسماكة 0.78 مم مضافة مع عامل مضاد للأشعة فوق البنفسجية ومضاد للأكسدة وعامل معالجة كعامل مانع للتسرب للخلايا الشمسية وعامل توصيل بين الزجاج وTPT، الذي يتمتع بنفاذية عالية وقدرة مضادة للشيخوخة.
الغطاء الخلفي للخلية الشمسية TPT - فيلم البلاستيك الفلوري أبيض اللون، مما يعكس ضوء الشمس، وبالتالي تم تحسين كفاءة الوحدة قليلاً.نظرًا لانبعاثها العالي للأشعة تحت الحمراء، يمكنها أيضًا تقليل درجة حرارة العمل للوحدة، كما أنها تساعد على تحسين كفاءة الوحدة.يتمتع إطار سبائك الألومنيوم المستخدم للإطار بقوة عالية ومقاومة قوية للتأثيرات الميكانيكية.وهو أيضًا الجزء الأكثر قيمة في نظام توليد الطاقة الشمسية.وتتمثل وظيفتها في تحويل قدرة الإشعاع الشمسي إلى طاقة كهربائية، أو إرسالها إلى بطارية التخزين للتخزين، أو تعزيز عمل التحميل.
مبدأ عمل الألواح الشمسية
الألواح الشمسية عبارة عن جهاز أشباه الموصلات يمكنه تحويل الطاقة الضوئية مباشرة إلى طاقة كهربائية.يتكون هيكلها الأساسي من تقاطع PN لأشباه الموصلات.بأخذ الخلية الشمسية السيليكونية PN الأكثر شيوعًا كمثال، تمت مناقشة تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية بالتفصيل.
كما نعلم جميعًا، فإن الأجسام التي تحتوي على عدد كبير من الجسيمات المشحونة حرة الحركة والتي يسهل توصيلها بالتيار تسمى الموصلات.بشكل عام، المعادن هي موصلات.على سبيل المثال، تبلغ موصلية النحاس حوالي 106/(Ω.cm).إذا تم تطبيق جهد 1V على سطحين متقابلين لمكعب نحاس أبعاده 1cm x 1cm x 1cm، فإن تيار 106A سوف يتدفق بين السطحين.وفي الطرف الآخر توجد أجسام يصعب توصيل التيار فيها، وتسمى العوازل، مثل السيراميك والميكا والشحوم والمطاط وما إلى ذلك. على سبيل المثال، تبلغ موصلية الكوارتز (SiO2) حوالي 10-16/(Ω.cm) .شبه الموصل لديه الموصلية بين الموصل والعازل.الموصلية هي 10-4 ~ 104 / (Ω. سم).يمكن لأشباه الموصلات تغيير موصليتها في النطاق المذكور أعلاه عن طريق إضافة كمية صغيرة من الشوائب.سوف تزداد الموصلية لأشباه الموصلات النقية بدرجة كافية بشكل حاد مع ارتفاع درجة الحرارة.
يمكن أن تكون أشباه الموصلات عبارة عن عناصر، مثل السيليكون (Si)، والجرمانيوم (Ge)، والسيلينيوم (Se)، وما إلى ذلك؛ويمكن أيضًا أن يكون مركبًا، مثل كبريتيد الكادميوم (Cds)، وزرنيخيد الغاليوم (GaAs)، وما إلى ذلك؛ويمكن أيضًا أن تكون سبيكة، مثل Ga، AL1~XAs، حيث x هو أي رقم يقع بين 0 و1. يمكن تفسير العديد من الخواص الكهربائية لأشباه الموصلات من خلال نموذج بسيط.العدد الذري للسيليكون هو 14، أي أن هناك 14 إلكترونًا خارج النواة الذرية.من بينها، 10 إلكترونات في الطبقة الداخلية مرتبطة بإحكام بالنواة الذرية، في حين أن 4 إلكترونات في الطبقة الخارجية مرتبطة بشكل أقل بالنواة الذرية.وإذا تم الحصول على طاقة كافية، فيمكن فصلها عن نواة الذرة وتصبح إلكترونات حرة، مع ترك فجوة في موضعها الأصلي في نفس الوقت.الإلكترونات مشحونة بشحنة سالبة والثقوب مشحونة بشكل إيجابي.تسمى الإلكترونات الأربعة الموجودة في الطبقة الخارجية لنواة السيليكون أيضًا بإلكترونات التكافؤ.
في بلورة السيليكون، توجد أربع ذرات متجاورة حول كل ذرة واثنين من إلكترونات التكافؤ مع كل ذرة مجاورة، مما يشكل غلافًا مستقرًا مكونًا من 8 ذرات.يستغرق الأمر طاقة قدرها 1.12 فولت لفصل الإلكترون عن ذرة السيليكون، وهو ما يسمى فجوة شريط السيليكون.الإلكترونات المنفصلة هي إلكترونات التوصيل الحر، والتي يمكن أن تتحرك بحرية وتنقل التيار.عندما يهرب إلكترون من الذرة، فإنه يترك فراغا يسمى الثقب.يمكن للإلكترونات من الذرات المجاورة أن تملأ الثقب، مما يتسبب في انتقال الثقب من موضع إلى آخر جديد، وبالتالي تشكيل تيار.التيار الناتج عن تدفق الإلكترونات يعادل التيار الناتج عندما يتحرك الثقب المشحون إيجابيًا في الاتجاه المعاكس.
وقت النشر: 03 يونيو 2019