Published in: الطاقات المتجددة

تقنية نصف الخلية الشمسية – ما هي؟ وما مزايا ألواح نصف الخلية؟

Author م. ثراء حمود

Published on: 20 يوليو، 2023

م. ثراء حمود

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

يسعى العلماء إلى تطوير تقنياتٍ جديدةٍ لاستغلال أشعة الشمس بأقصى ما يمكن، وتوظيفها في إنتاج كمياتٍ أكبر من الطاقة، وذلك من خلال العمل على جعل الخلايا الشمسية تقوم بإنتاج أعلى قدرٍ من الطاقة أي زيادة معدَّل إنتاج الطاقة الكهربائية، والحدُّ من الظروف التي تمنع عمل هذه الخلايا، كما يواصل العلماء العمل لإيجاد تقنياتٍ جديدةٍ يمكن من خلالها توليد الكهرباء ليلاً. من أهمّ التقنيات الجيدة المُستخدمة في الألواح الشمسية تقنية نصف الخلية (Half-cut cell technology).

ما هي تقنية نصف الخلية الشمسية وكيف تعمل؟

كما يوحي الاسم هي عبارةٌ عن خلايا شمسية مقطوعةٌ إلى نصفين، وتمَّ تصميمها لزيادة إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية، عادةً ما تحتوي الألواح الشمسية على نحو 60 إلى 72 خلية شمسية، وهنا يزداد عدد الخلايا إلى الضعف حيث يصبح عدد الخلايا من 120 إلى 144 خلية. تُقطع هذه الخلايا باستخدام الليزر.

وقد صُمّمت لأول مرةٍ في عام 2014 من قبل شركة PEC حيث إن نصف الخلية هذه توفّر المساحة نظراً لقلّة حجمها، وتحوي عدداً أكبر مقارنةً بالألواح التقليدية، حيث يتمُّ قسم اللوحة إلى نصفين منفصلين عن بعضهما نصفٌ علوي وآخرٌ سفلي، وتوفّر هذه الخاصية ميزةً مهمةً جداً، فإذا تعرّض نصفٌ للظلّ يعمل الآخر دون التأثير عليه، وهذا يعني زيادةً في كفاءة العمل، وبالتالي زيادةً في كمية الطاقة الناتجة. ^[1]

ما هي مزايا ألواح نصف الخلية؟

من خلال قطع الخلايا الشمسية إلى النصف، فإن التيار المُتولّد من كل خلية سوف ينخفض أيضاً إلى النصف ممّا يُقلّل من خسائر المقاومة أي التقليل من فقد الطاقة، كما أن الخلايا نصف المقطوعة أقل تأثراً بالظل من الخلايا الشمسية التقليدية، ويعود السبب في ذلك إلى طرق التوصيل بين الخلايا، ففي الخلايا الشمسية التقليدية يتمُّ توصيل الخلايا معاً في صفوفٍ.

فإذا كانت خليةً واحدةً مظللةً بسبب أي جُسيْمٍ يمنع مرور الأشعة من خلاله. مثلاً: إذا غطّت بعض أوراق الشجر الخلايا فسيتوقف صفُّ الخلايا بأكمله عن إنتاج الطاقة. أما في الخلايا نصف المقطوعة فإن جزءاً من الظل سيؤدي إلى تعطيل سلسة خليةٍ واحدةٍ بأكملها، وهذا لا يؤثر على الخلايا المجاورة. وأيضاً تأثيرات البقع الساخنة هذه البقع تحدث نتيجة ارتفاعٍ زائدٍ في الحرارة، ولكن مع الخلايا نصف المقطوعة لن يؤثر بها بشكلٍ كبيرٍ لأن هناك المزيد من عدد الخلايا لنشر الحرارة الزائدة عليها. ^[2]

ما هي عيوب تقنية الخلايا نصف المقطوعة؟

لا شكّ أن هذه التقنية ذات كفاءةٍ عالية، ولكن لطالما نتحدث عن خلايا نصف مقطوعة، فهنا نحن بحاجة لخطوةٍ إضافيةٍ في عملية التصنيع، وهي قطع الخلايا بالليزر، وأيضاً عمليات اللحام مما يجعل عملية التصنيع أكثر تعقيداً، وتحتاج إلى دقةٍ أكبر، وهذا يعني تماماً زيادةً في الكلفة المادية لتصنيعها. ^[3]

هل نصف الخلية أفضل مقارنةً مع الخلايا التقليدية؟

تُعتبر تقنية الألواح نصف المقطوعة أو ما يُسمّى نصف الخلية من التقنيات المتطورة عن الألواح الشمسية التقليدية أي تحتوي على مميزاتٍ جديدة، فنحن عندما نطور الألواح الشمسية نسعى إلى حلّ المشكلات والمعوقات التي تواجهنا في الألواح التقليدية، وتحسين السلبيات الموجودة فيها.

ففي الخلايا التقليدية نكون حريصين على وضع الخلايا بعيداً عن أي تظليل ممكن لأن هذا يؤدي إلى خروج كامل اللوح عن العمل أما في حال الألواح نصف المقطوعة، فهنا تتميز بوجود خاصية التسامح ضدّ التظليل الجزئي أي بمعنى أنه في حال تعرّض جزء من اللوح الشمسي للظل يبقى اللوح يعمل بالشكل الطبيعي، ولكن فقط الخلية المعرّضة للظل تخرج عن العمل، ويعود ذلك إلى طريقة توصيل الأسلاك، وهذا يؤدي إلى التقليل من نسبة خسائر الطاقة بنسبة 3.6 بالمئة. ^[5]

وتزيد من الطاقة الكهربائية الناتجة إضافةً إلى نسبتها في تقليل المقاومة، وذلك بسبب انخفاض قيمة التيار المار في كل خلية، أما من ناحية التكلفة فإن الألواح الشمسية التقليدية أرخص ثمناً، ولكن الفرق في السعر أيضاً يعطي الفرق في النتيجة من حيث كمية الطاقة المُقدّمة.

هل نصف الخلية تستحقُّ أن تحلَّ محلَّ الألواح الشمسية التقليدية؟

لا شكّ أن الخلايا نصف المقطوعة ممتازةٌ من ناحية الإنتاج والأداء إلا أن عملية تصنيعها ليست بالسهلة، وهذا سبب يجعل بعض المُنتجين يواجهون صعوبةً في صناعتها، عندما يكون لديك مساحة قليلة من السطح، وتحتاج إلى أكبر قدرٍ ممكن من الطاقة، يمكن أن تستخدم خلايا نصف مقطوعة أما في حال توفُّر المساحة الكافية لديك، وهذه المساحة يتوفَّر عليها الإسقاط الشمسي المطلوب لإنتاج كميةٍ مناسبةٍ من الطاقة، فيمكن الإبقاء على الألواح الشمسية التقليدية، فهي مفيدةٌ في العديد من الظروف. ^[4]

جودة الألواح الشمسية نصف المقطوعة

تُعتبر هذه التقنية من أحدث تصاميم الطاقة الشمسية، وذلك لأدائها المتزايد ومتانتها، فإن هذه الخلايا مصنوعةٌ من مواد عالية الجودة مما يوفّر لها العمر الطويل، ويجعلها أقلّ عرضةً للتشقُّق في بنيتها إضافةً إلى أنها مقاومةٌ للانكسار، وذلك بسبب قلة حجمها، وقلة المساحة للخلية الواحدة، ومع ذلك فإن التغيرات والظروف المناخية تلحق الضرر بنظام الطاقة الشمسية من تراكمٍ للغبار، والأوساخ، والعواصف الرعدية.

من هي أفضل الشركات المُصنّعة للألواح الشمسية التي تستخدم خلايا نصف مقطوعة؟

تعدُّ شركة (REC Solar) من الشركات المعروفة والمتفوقة في مجال صناعة الألواح الشمسية، فكانت أول من بادر في صناعة الألواح الشمسية نصف المقطوعة، وبما أن عملية تصنيع هذه التقنية ليست بتلك البساطة، فإن الشركات الأخرى ما زالت تسعى في تطوير الألواح الشمسية، والعمل على زيادة نسبتها في السوق نظراً لحاجتنا لها في رفع مردود الطاقة، والتقليل من فواتير الكهرباء، وتُعتبر (Trina solar), (Pana solar), (Jink solar) من أهمّ هذه الشركات. ^[3]