تعرّف على تصميم الوحدة الشمسية القياسية، وفروق التوصيل بين التسلسل والتوازي، وتقنية الخلايا المنقسمة Half-Cell التي ترفع كفاءة الألواح الشمسية. دليل شامل لمساعدتك في اختيار الوحدة الأفضل لنظامك الشمسي.
في عالم الطاقة الشمسية، يشكّل تصميم الوحدة الشمسية (Photovoltaic Module) حجر الأساس في تحقيق الأداء العالي والكفاءة المطلوبة. ومع تطور تكنولوجيا الخلايا الشمسية، أصبح من الضروري فهم مكونات الوحدة وتصميمها الداخلي لتحديد كفاءتها، وطريقة توصيلها، وقدرتها على تحمل الظروف المختلفة مثل الظل الجزئي أو التباين في أداء الخلايا. في هذا المقال، سنستعرض مبادئ تصميم الوحدة الشمسية القياسية، مع التركيز على التوصيل الكهربائي للخلايا والتوجهات الحديثة في تصميم الوحدات.
🔌 التوصيل التسلسلي للخلايا الشمسية
تعتمد أغلب الوحدات الشمسية التقليدية على التوصيل التسلسلي للخلايا الشمسية ضمن ما يُعرف بالسلاسل (Strings). هذا التوصيل له عدة مزايا تقنية مهمة:
-
تيار كهربائي منخفض داخل الوحدة، مما يقلل من الخسائر الأومية (المقاومية) في الموصلات الداخلية.
-
جهد كهربائي أعلى، مما يسهّل عملية ربط النظام مع شبكات التغذية الكهربائية دون الحاجة إلى محولات جهد كبيرة.
-
عيب أساسي: هذا التوصيل حساس جدًا لأي عدم تطابق بين الخلايا (Cell Mismatch)، حيث يمكن أن تؤدي خلية ضعيفة الأداء إلى تقليل إنتاج السلسلة كاملة.
🔢 الترتيب الشائع لعدد الخلايا
من أشهر التصاميم المعتمدة للوحدات الكهروضوئية هو الترتيب القائم على:
-
60 خلية شمسية، موزعة على شكل مصفوفة 6 صفوف × 10 أعمدة.
كما توجد تصاميم أخرى تحتوي على:
-
48، 54 أو 72 خلية، بحسب الاستخدام المطلوب والمساحة المتاحة.
🧩 ظهور تقنية الخلايا المنقسمة (Half-Cell Modules)
أحد أهم التطورات في السنوات الأخيرة هو اعتماد تصميم الوحدات التي تحتوي على خلايا منقسمة (Half-Cut Cells). في هذا التصميم:
-
يتم قص الخلية الشمسية إلى نصفين، مما يقلل التيار في كل مسار إلى النصف، وبالتالي تقل الخسائر الناتجة عن المقاومة.
-
توصيل نصف الخلايا يتم بطريقة تجمع بين التوصيل التسلسلي والتوازي، مما يحسّن أداء الوحدة في ظروف التظليل الجزئي.
-
أكثر الترتيبات شيوعًا هو 120 خلية منقسمة (أي ما يعادل 60 خلية كاملة).
⚡ سباق الكفاءة والطاقة: وحدات تفوق 500 واط
تسعى شركات تصنيع الألواح الشمسية حاليًا إلى زيادة الطاقة الإنتاجية للوحدة الواحدة، حيث تجاوزت بعض الوحدات حاجز 500 واط. يتم ذلك من خلال:
-
استخدام رقائق سليكون (Wafers) أكبر حجمًا، مما يسمح بإنتاج المزيد من الطاقة من نفس مساحة اللوحة.
-
زيادة عدد الخلايا المنقسمة داخل الوحدة إلى 144 خلية نصفية.
|
العنصر |
الوحدة التقليدية (60 خلية) |
وحدة الخلايا المنقسمة (120 نصف خلية) |
|
عدد الخلايا |
60 خلية كاملة |
120 نصف خلية (تعادل 60 كاملة) |
|
طريقة التوصيل |
تسلسلي بالكامل |
تسلسلي + توازي |
|
كفاءة الأداء |
جيدة |
أعلى، خاصة في ظروف الظل الجزئي |
|
الخسائر المقاومة |
أعلى |
أقل بسبب التيار المنخفض |
|
الحساسية لتفاوت الخلايا |
مرتفعة |
أقل نسبيًا |
|
القدرة الإنتاجية |
~300 واط |
400 – 550 واط وأكثر |
📈 خلاصة
إن فهم تصميم الوحدة الشمسية من حيث نوع الخلايا، طريقة التوصيل، وعددها، يُعد ضروريًا لتحقيق أقصى استفادة من نظم الطاقة الشمسية. التوجه نحو خلايا منقسمة ووحدات ذات قدرة إنتاجية عالية يمثل استجابة واضحة لمتطلبات السوق الحديثة من حيث الكفاءة، المساحة، والتكلفة.
💡 إذا كنت تفكر في تركيب نظام شمسي، أو تعمل في مجال تصميم الأنظمة الكهروضوئية، فإن اختيار الوحدة المناسبة بناءً على تصميمها الداخلي يمكن أن يكون الفارق بين نظام فعال وآخر منخفض الأداء.
#الوحدة_الشمسية
#الألواح_الشمسية
#مقاسات_الألواح_الشمسية
#خلايا_شمسية
#ترتيب_الألواح_الشمسية
#أحجام_الألواح_الشمسية
#توصيل_الألواح_الشمسية
#الحجم_القياسي_للألواح_الشمسية
#أساسيات_توصيل_الألواح
#توصيل_تسلسلي
#توصيل_توازي
#التوصيل_على_التوالي
#التوصيل_على_التوازي
#الخلايا_الشمسية_نصف_المقطوعة
#ألواح_شمسية_نصف_مقطوعة
#مزايا_الألواح_نصف_المقطوعة
#عيوب_الألواح_نصف_المقطوعة
#تقنية_الخلايا_نصف_المقطوعة
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق