Published in: الطاقات المتجددة

أعطال الألواح الشمسية

Author م. ثراء حمود

Published on: 5 أكتوبر، 2023

م. ثراء حمود

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

تُعتبر الألواح الشمسية بشكلٍ عام ذات أداءٍ وكفاءةٍ عالية إلا أنها تتطلب القليل من الصيانة الدورية، بالإضافة إلى ضرورة التنظيف الدائم للحصول على الأداء الجيد والعمر الطويل، ولكن بالرغم من ذلك يمكن أن تحدث أعطال أو أن يتسبّب فشل بعض من مكوناتها إلى انخفاض الأداء العام، وظهور بعض من العيوب التي قد تُسبّب أضراراً على اللوح الشمسي، بالإضافة إلى تعرُّض الألواح الشمسية للتلف أثناء عمليات النقل والتثبيت بسبب حدوت التصادمات مع أجزاءٍ أخرى.

تنشأ الأعطال في الألواح الشمسية نتيجة تعرضها للعوامل البيئية الخارجية المتغيرة باستمرار مثل: درجات الحرارة العالية، أو نسبة الرطوبة العالية، الرياح، الأشعة فوق البنفسجية، المياه المالحة، الأحمال الميكانيكية، الملوثات الجوية، وغيرها الكثير. تتعدد العيوب التي ممكن أن تحدث في اللوح الشمسي، وهي كالتالي:

1- البقع الساخنة.

2- المسارات الحلزونية.

3- تدهور طبقة EVA.

4- تدهور طبقة  Back sheet.

5- فصل علبة التوصيل.

ما هي طبقات EVA؟

هي طبقات تغليفٍ موجودةٌ في أعلى وأسفل الخلايا الشمسية حيث تؤمن لها الحماية من العوامل الجوية، والرطوبة، والحرارة، كما أنها تسمح بنفاذيةٍ عاليةٍ للإشعاع الشمسي، وهي تتمتع ببلمرةٍ منخفضة، وقليلة الامتصاصية للماء، والمادة الأكثر شيوعاً لمادة التغليف هي أسيتات فينيل الإيثيلين، وتتميز هذه المادة بقوة التصاقٍ عالية بالرغم من انخفاض تكلفتها، وأيضاَ تتمتع بمقاومةٍ كهربائية عالية.

ما هو سبب تدهور طبقات EVA؟

تعدُّ الرطوبة من أهمّ الأسباب التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور طبقات EVA، والتقليل من قوة الالتصاق بين الوحدات الكهروضوئية، كما أن الأشعة فوق البنفسجية تؤدي إلى تدهور هذه الطبقات، وتغيير لونها، وبالتالي التقليل من نسبة الإشعاع الشمسي الممتص أي تخفيض التيار المتولد عن اللوح الشمسي، وبالتالي يؤدي إلى تخفيض القدرة الإجمالية. ^{[1] [2]}

ما هي طبقة Back sheet؟

هي الطبقة الخارجية أو الخلفية للوح الشمسي، ومهمّتها الأساسية توفير الحماية للمكونات الداخلية، والنظام الكهربائي في اللوح من العوامل الخارجية، والأمطار، والرطوبة، والغبار، وتصنع هذه الطبقة من مواد البوليمر، وهي بمثابة حاجزٍ أو عازلٍ يمنع الأشعة فوق البنفسجية مما يساعد في حماية المكونات الأساسية من التلف والتدهور.

ما هو سبب تدهور طبقات Back sheet؟

يعدُّ استخدام المواد الأولية منخفضة الجودة في تصنيع طبقات (Back sheet) سبباً في عدم تحمُّل هذه المواد عمليات التصنيع مما يؤدي إلى ضعفٍ في هذه الطبقات، وبالتالي يؤدي إلى تدهورٍ سريع فيها وعمر قصير، كما يمكن أن تتشقّق هذه الطبقات في المناطق التي تحمل مناخاً قاسياً، مثل: درجات الحرارة الحارة، والرطوبة، وغيرها.

عندما تكون الطبقة الخارجية للوح الشمسي ذات جودةٍ منخفضة، فهذا يعني تعريض كامل اللوح الشمسي للخطر لأن تدهور هذه الطبقة يشكل خطراً على الخلايا الشمسية، وعلى بقية مكونات اللوح، ويؤدي إلى خسائر كبيرة في الفعالية والأداء، لذلك لابدَّ من الحرص عند اختيار اللوح الشمسي بما فيه من طبقاتٍ بجودةٍ عالية. ^{[3] [4]}

ما هي علبة التوصيل؟

هي عبارةٌ عن صندوقٍ صغير موجود على الوجه الخلفي للوح الشمسي، وهي من العناصر المهمّة في نظام الطاقة الشمسية لأنها تحمل بداخلها التوصيلات اللازمة للألواح الشمسية، والمكونات الأخرى للنظام مما يؤمن حماية التوصيلات من العوامل الخارجية للبيئة المحيطة.

تحتوي هذه العلبة على ديودات التمرير، وهذه الديودات مهمّتها حماية اللوح من البقع الساخنة، والتي يمكن أن تشكل حروقاً في اللوح على المدى الطويل، وفي معظم الألواح الشمسية يتمُّ توزيع الخلايا الشمسية إلى مجموعاتٍ بحيث يتمُّ ربط ديود واحد على التوازي مع مجموعة خلايا شمسية مربوطة على التسلسل فيما بينها، وفي الألواح القديمة هناك علبة توصيلٍ واحدة أما في الألواح الحديثة، فهناك ثلاث علب توصيل من أجل تخفيف الأعطال الممكنة الحدوث.

ما هي أعطال علبة التوصيل؟

تنقسم الأعطال في علبة التوصيل إلى قسمين:

1- عطل في ديودات التمرير

هنا نذكر أن الديود يعمل فقط عندما يكون هناك ظلٌّ جزئيّ على الخلايا الشمسية للوح، وبالتالي فإنه يمرر التيار، ويكون في حالة العمل، فالأعطال هنا ناتجةٌ إما عن عدم تمرير الديود للتيار أو حالة قصر أي الديود في حالة عمل دائم، والذي يتمُّ كشفه عن طريق الكاميرا الحرارية.

2- عطلٌ في العلبة نفسها

هنا العطل يكون ناتجاً عن عدم التثبيت الجيد لعلبة التوصيل على الوجه الخلفي للوح، والذي يمكن أن يؤدي إلى فصل العلبة عن اللوح مع مرور الوقت أو نتيجة دخول الرطوبة إلى داخل العلبة، والتي أدت إلى صدأ وتآكل في التوصيلات الكهربائية بداخلها، وغالباً تأتي علبة التوصيل بدرجة حماية IP عالية أي إن العلبة تكون محميةً من دخول الغبار والرطوبة إلى داخلها. ^{[3] [5]}

كيف نتحقق من وجود مشكلةٍ في اللوح الشمسي؟

إذا كان هناك انخفاضٌ ملحوظٌ في أداء اللوح الشمسي، فيمكن في البداية الكشف عن إمكانية وجود علاماتٍ على اللوح، مثل: ظهور البقع، أو الخطوط الحلزونية، أو تراكم للغبار، والأتربة على سطح اللوح، أو وجود منطقة من اللوح واقعة تحت ظل الأشجار، فإن لم يكن هناك آثار واضحة، فيمكن الاستعانة بمهندسٍ ذي خبرة، وبمساعدة الكاميرا الحرارية للكشف عن العطل، وكل هذه الأسباب يمكن أن تؤدي إلى ضعفٍ في الأداء، وانخفاضٍ في الطاقة الناتجة عن اللوح، إضافةً إلى ذلك البيئات المحيطة، وطبيعة المناخ، وتغير الفصول والمواسم، وكل ذلك له دورٌ في تغير كمية الطاقة. ^[6]