الفرق بين الألواح الشمسية السليكونية الرقيقة والبلورية

【نبذة مختصرة】

للخلايا الشمسية تاريخ طويل ، لكنها لا تزال في مرحلة التطوير لفترة طويلة. عندما يضرب ضوء الشمس الخلية الشمسية ، سيولد شحنة كهربائية ، وسيظهر التأثير الكهروضوئي. يعتمد مقدار الشحن على عدة عوامل: مادة البطارية (السيليكون ، الأغشية الرقيقة ، إلخ) ، مساحة البطارية (مساحة البطارية الأكبر تعني إمكانية تحويل المزيد من البطاريات الفردية إلى مزيد من الجهد أو التيار) ، وجودة مصدر الضوء. مصدر الضوء الأكثر كفاءة وجاذبية هو الشمس المتاحة بسهولة وبدون تكلفة.

【نص】

الفرق بين الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة والبلورية:

حتى إذا تم استخدام رقاقات نفايات السيليكون في الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، فإن رقائق السيليكون ليست بالضرورة منخفضة التكلفة بالنظر إلى مستوى كفاءتها. تعد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أرخص من الألواح الشمسية التقليدية ، ولكن الكفاءة أيضًا أقل ، ومعدل التحويل الكهروضوئي يتراوح بين 20٪ -30٪.

وفقًا للمواد المختلفة المستخدمة ، يمكن تقسيم الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة النموذجية إلى الفئات الأربع التالية: السيليكون غير المتبلور (a-Si) والسيليكون ذو الأغشية الرقيقة (TF-Si) ؛ الكادميوم تيلورايد (CdTe) ؛ نحاس الإنديوم الغاليوم السيلينيوم (CIS أو CIGS) والخلايا الشمسية الصبغية (DSC) بالإضافة إلى المواد الطبيعية الأخرى.

لا يختلف هيكل الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة والخلايا الشمسية البلورية السليكونية كثيرًا ، فهي تحتوي على بنية من ست طبقات. في هذا الهيكل ، يتم تغطية الطلاء الشفاف بطبقة مضادة للانعكاس ، تحتها تقاطع PN ، ثم لوحة التلامس والركيزة. من الواضح أن مبدأ التشغيل (الكهروضوئية) وخلايا السيليكون البلورية هي نفسها.

فيلم رقيق مقابل السيليكون

كانت تقنية السيليكون البلوري موجودة منذ بعض الوقت وأثبتت قيمتها. لا تزال تقنية الأغشية الرقيقة في مهدها ، لكن لديها القدرة على تحقيق تكاليف أقل في ظل نفس الكفاءة والموثوقية. في هذه الحالة كيف أختار؟

تتمثل مزايا السيليكون البلوري في كفاءة التحويل العالية ، حيث تصل إلى 12٪ -24.2٪ ، والاستقرار العالي ، وسهولة التصنيع ، والموثوقية العالية. الوقت هو ميزة أخرى: تم إنتاج وحدات السيليكون البلورية في السبعينيات ، ويمكن لألواح السيليكون أحادية البلورة أن تتحمل البيئات القاسية ويمكن استخدامها في رحلات الفضاء.

تشمل المزايا الأخرى مقاومة الحرارة وانخفاض تكاليف التركيب. وبالنظر إلى وقت التخلص / إعادة التدوير ، فإن السيليكون أكثر ملاءمة للبيئة.

العيب هو أنه من حيث التكلفة الأولية ، فإن السيليكون البلوري هو أغلى وحدة شمسية. علاوة على ذلك ، فإن عامل امتصاص الطاقة الشمسية منخفض جدًا ، والمادة هشة وهشة.

تعد الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أرخص من الخلايا الشمسية السليكونية البلورية القديمة ، ويمكن تحضيرها على رقائق السيليكون الرقيقة ، وهي أكثر مرونة وأسهل في التعامل معها. ومقارنة بالسيليكون البلوري ، فإنه لا يتلف بسهولة بالصدمات الخارجية.

العيب الرئيسي لوحدات الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة هو الكفاءة المنخفضة ، والتي يمكن أن تعوض ميزتها السعرية في بعض التطبيقات. كما أن هيكلها أكثر تعقيدًا ، وتتطلب البطاريات الرقيقة المرنة مهارات تركيب خاصة ، لذلك على الأقل لا يمكن استخدامها في الفضاء في الوقت الحاضر.

تطبيق

يمكن استخدام السيليكون البلوري والألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة في العديد من التطبيقات. وفقًا لمزاياها وعيوبها ، تُستخدم خلايا السيليكون البلورية أكثر في المناسبات التي تتطلب كفاءة عالية ، بينما غالبًا ما تستخدم خلايا الأغشية الرقيقة في المناسبات منخفضة التكلفة والأكثر مرونة.

【خاتمة】

قد يكون هناك شعور بأن بطاريات الأغشية الرقيقة في السوق الحالية لا تلحق فقط بوحدات بطاريات السيليكون البلورية ، ولكنها ستتجاوز السيليكون البلوري في جميع الجوانب ، بما في ذلك السعر والكفاءة. تتمثل إحدى طرق تقليل تكلفة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة في استخدام مواد غير صديقة للبيئة مثل الكادميوم. تدعي الشركة المصنعة أنها آمنة طالما أنها مغلقة جيدًا وقيد الاستخدام. لكن في الوقت الحالي ، لا توجد خطة لإعادة تدوير هذه المكونات.