تصميم وتصنيع الألواح الشمسية: المواد والبنية والاعتبارات التقنية
مقدمة
تُعد الألواح الشمسية من العناصر الأساسية في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)، ويعتمد أداؤها وكفاءتها على تصميمها الداخلي واختيار المواد المكونة لها. في هذا المقال، نستعرض بشكل تعليمي ومبسط المواد المستخدمة في تصنيع الألواح الشمسية، ووظائفها، وأثرها على أداء اللوحة واستدامتها في الظروف البيئية المختلفة.
الهيكل العام للوحة الشمسية
يتكوّن اللوح الشمسي التقليدي من:
-
خلايا شمسية (عادة 60 خلية موصولة على التوالي).
-
هيكل رقائقي (Laminate) يضم الخلايا.
-
مكونات غير رقائقية مثل الإطار العلوي وصندوق التوصيل.
طبقات اللوح الشمسي: المواد ووظائفها
1. الزجاج الأمامي (Superstrate)
-
الوظيفة: الحماية الميكانيكية وتحسين نفاذية الضوء.
-
المادة: زجاج مقوى منخفض الحديد لزيادة النفاذية وتقليل الانعكاس.
-
الخصائص الجمالية: يُستخدم في التطبيقات المعمارية مثل أنظمة BIPV وBAPV، مع تقنيات مثل الطلاء المضاد للانعكاس والنقش السطحي لتقليل التوهج.
2. الطبقة اللاصقة (Encapsulant)
-
المادة الأكثر شيوعًا: EVA (إيثيلين فينيل أسيتات).
-
الوظيفة: تثبيت الخلايا، العزل الكهربائي، مقاومة الرطوبة، ونفاذية الضوء.
-
المعالجة: يجب معالجة EVA بالحرارة لتفعيل خواصها الكيميائية ومنع تحللها بمرور الوقت.
3. الخلايا الشمسية والوصلات
-
المادة المستخدمة في التوصيل: أشرطة نحاسية مطلية بالقصدير.
-
الاهتمام بالتمدد الحراري: يجب التحكم في عملية اللحام لتجنب كسر الخلايا نتيجة التمدد الحراري.
4. الطبقة الخلفية (Backsheet)
-
الوظيفة: الحماية من الرطوبة والأشعة فوق البنفسجية.
-
المادة: طبقات من البوليمرات مثل TPT (تيدلار + بوليستر).
-
الألوان: الأبيض هو الأكثر استخدامًا لزيادة الانعكاس وتحسين التبريد بنسبة 1–2%.
المكونات غير الرقائقية
1. الإطار (Frame)
-
المادة: الألمنيوم غالبًا، لدعمه الميكانيكي ومقاومته للبيئة.
2. صندوق التوصيل (Junction Box)
-
يحتوي على ديودات التحويل (Bypass Diodes) وتوصيلات MC4 القياسية.
-
يُغلق بإحكام باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجه والسيليكون لحماية مكونات اللوح.
التصميم لتحمل الظروف البيئية
-
يجب أن تتحمل الألواح الشمسية درجات حرارة تتراوح من -20 إلى 95 درجة مئوية.
-
التصميم المدروس للمواد يساعد في تقليل تمددها الحراري وتحسين تبريد اللوح وكفاءته.
الخلاصة
يعتمد الأداء والكفاءة طويلة الأمد للوحة الشمسية على جودة التصميم واختيار المواد المناسبة لكل طبقة. من الزجاج الأمامي إلى الخلفية البوليمرية، وكل وصلة كهربائية بين الخلايا، تؤدي جميع المكونات دورًا حاسمًا في تحقيق الاستقرار الميكانيكي، السلامة الكهربائية، والحماية من العوامل البيئية.
#الطاقة_الشمسية
#الألواح_الشمسية
#تقنية_الطاقة_المتجددة
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق