ما هو اللوح الشمسي أحادي البلورة؟

اللوح أحادي البلورة مصنوع من خلايا مقطوعة من بلورة سيليكون واحدة متصلة. هذا الانتظام البلوري يمنح الإلكترونات مساراً أقل عرقلة، فيعطي اللوح واطات أكثر لكل متر مربع. واليوم تكاد كل الألواح عالية القدرة في السوق، ومنها فئة 550 واط، تكون أحادية البلورة، بينما تراجعت الألواح متعددة البلورات إلى استخدامات أضيق.

كيف تُصنع الخلايا الأحادية وما الفرق عن المتعددة؟

تُغمس بذرة بلورية في سيليكون منصهر وتُسحب ببطء مع الدوران، فينتج قضيب أسطواني أحادي البلورة يُقطَّع إلى رقائق؛ ولأن القضيب دائري تُشطَف زوايا الرقاقة، وهي مع السطح الداكن المتجانس علامة الألواح الأحادية. أما متعدد البلورات فيُصبّ في قالب مربع ويبرد، فتتشكل حبيبات تعيق حدودها حركة الإلكترونات، ومن هنا النقش المتقشر الأزرق والكفاءة الأدنى.

قراءة أرقام الكفاءة

كفاءة اللوح هي القدرة الاسمية مقسومة على مساحة اللوح مضروبة في 1000 واط لكل متر مربع. الأحادية التجارية بين 19 و23 بالمئة تقريباً، والمتعددة عادةً بين 15 و18. وكفاءة الخلية أعلى دائماً لأن الإطار والفواصل تُحسب مساحةً ولا تنتج شيئاً. والأثر العملي هو الواط لكل متر مربع، وهو الحاسم حين تكون المساحة قيداً. قدّرها عبر حاسبة تقدير النظام الشمسي.

‏PERC ونصف القطع وثنائي الوجه: ماذا يغيّر كل منها؟

‏PERC يضيف طبقة تخميل وعاكساً خلفياً، فيحصل الضوء الذي عبر الخلية على فرصة ثانية للامتصاص وتقل إعادة الاتحاد الخلفية. والنتيجة استجابة أفضل في الأطوال الموجية الطويلة والضوء الخافت، وهو اليوم قياسي في معظم الألواح الأحادية. والبنى الأحدث من النوع n مثل TOPCon والوصلة الهجينة تقدم معاملات حرارية أفضل وتدهوراً أقل.

ألواح نصف القطع تشطر كل خلية إلى نصفين، فينخفض تيار الخلية إلى النصف، ولأن الفقد المقاوم يتناسب مع مربع التيار فإنه يهبط بشدة. كما يعمل اللوح كنصفين متوازيين، فلا يعطّل ظل أفقي على الصف السفلي اللوح كله، وينخفض خطر النقطة الساخنة.

الألواح ثنائية الوجه تلتقط الضوء المنعكس على وجهها الخلفي أيضاً. والمكسب يعتمد كلياً على التركيب: ملموس فوق سطح فاتح مع ارتفاع مناسب، ويكاد ينعدم على سطح داكن مع تركيب ملاصق. وهي عادةً زجاج-زجاج وأثقل وتحتاج هياكل وحسابات أحمال مختلفة.

المعامل الحراري أهم من الواط الاسمي

تُقاس القدرة الاسمية عند حرارة خلية 25 درجة مئوية، وهي حالة لا يعرفها سطح في مناخ حار، إذ تبلغ حرارة الخلية ظهر الصيف 60 إلى 70 درجة. والمعامل الحراري للقدرة في ألواح PERC الأحادية يقارب 0.30 إلى 0.40 بالمئة لكل درجة، فارتفاع 40 درجة يكلف نحو 12 إلى 16 بالمئة من الخرج اللحظي. ولوحان من 550 واط بمعاملين 0.29 و0.38 يختلفان ببضعة بالمئة كل ظهيرة مشمسة طوال عمر النظام.

والرقم المرتبط هو NOCT أو NMOT: حرارة الخلية عند 800 واط لكل متر مربع وحرارة محيط 20 درجة ورياح خفيفة، وقيمته الشائعة 41 إلى 45 درجة، وكلما قلّت عمل اللوح أبرد. واترك فجوة هوائية أسفل الألواح، فالتركيب الملاصق يرفع حرارتها.

التدهور وبنية الضمان

كل لوح سيليكوني يفقد قدرة على مدى عمره: جزء في ساعات التعرض الأولى، والباقي هبوط سنوي تدريجي أقل من واحد بالمئة عادةً في PERC وأقل في النوع n. ويأتي الضمان في جزأين منفصلين، والمهم معرفة البنية:

• ضمان المنتج — يغطي عيوب التصنيع والمواد والتجميع لمدة محددة.
• ضمان الأداء — يضمن ألا يقل الخرج عن نسبة محددة من الاسمي في السنة الأولى، ثم يتناقص بمعدل سنوي معلن حتى سنة نهائية.

وتختلف المدد والنسب بين المصنّعين وبين السلاسل، فاقرأها من ورقة ضمان المنتج نفسه.

قراءة ورقة المواصفات سطراً سطراً

المعامل	المعنى	أهميته
Pmax	القدرة القصوى في شروط الاختبار القياسية	أساس المقارنة وحساب حجم المصفوفة
Vmp	الجهد عند القدرة القصوى	يحدد طول السلسلة وتوافق نافذة MPPT
Imp	التيار عند القدرة القصوى	يحدد تيار السلسلة ومقطع الكابل
Voc	جهد الدارة المفتوحة	سقف السلسلة في أبرد صباح
Isc	تيار القصر	اختيار مصهر السلسلة وحدود تيار الدخل
المعاملات الحرارية	تغير القدرة والجهد بالحرارة	الإنتاج الصيفي الحقيقي والسلامة الشتوية
NOCT / NMOT	حرارة الخلية في شروط مرجعية	مؤشر السلوك الحراري

اللوح من فئة 550 واط يُظهر عادةً Vmp قرب 41 إلى 42 فولت، وImp نحو 13 أمبير، وVoc قرب 49 إلى 50 فولت، وكفاءة نحو 21 بالمئة بأبعاد قرابة 2270 × 1130 مم. اقرأ الأرقام من ورقة المواصفات في قسم الألواح أحادية البلورة. وعلاقة Voc بسقف دخل المنظّم مشروحة في ما هو MPPT.

متى يبقى متعدد البلورات منطقياً؟

• حين لا تكون المساحة قيداً وتكون الكلفة لكل واط أدنى في تلك الشحنة.
• حين تُوسَّع مصفوفة متعددة قائمة ويجب أن يتطابق Vmp وImp مع سلاسلها.
• في الأنظمة الصغيرة خارج الشبكة التي تحتاج لوحاً بـ36 خلية قرب 12 فولت اسمي.

وفيما عدا ذلك انتقل السوق إلى الأحادي؛ قارن في قسم الألواح الشمسية ودليل اختيار اللوح.

الأسئلة الشائعة

ما الفرق بين اللوح أحادي البلورة ومتعدد البلورات؟

الخلية الأحادية مقطوعة من بلورة سيليكون واحدة ومظهرها داكن متجانس بزوايا مشطوفة، والمتعددة مصبوبة بحبيبات كثيرة ومظهرها متقشر وأزرق. حدود الحبيبات تقيّد حركة الإلكترونات فتقل الكفاءة، ويحتاج الأحادي مساحة أقل للقدرة نفسها.

كم تبلغ كفاءة الألواح أحادية البلورة؟

تقع كفاءة الألواح الأحادية التجارية تقريباً بين 19 و23 بالمئة، بينما تقع المتعددة عادةً بين 15 و18 بالمئة. وكفاءة الخلية أعلى دائماً من كفاءة اللوح لأن الإطار والفواصل تُحسب مساحةً دون أن تنتج طاقة. والرقم الدقيق لأي طراز مذكور في ورقة مواصفاته.

ما أهمية المعامل الحراري؟

أهميته كبيرة في المناخات الحارة. تنخفض القدرة عادةً بنحو 0.30 إلى 0.40 بالمئة لكل درجة فوق 25، وتبلغ حرارة الخلية على السطح 60 إلى 70 درجة، فيهبط الخرج بما يزيد على عشرة بالمئة عن الاسمي. ولوحان بالواط نفسه ومعاملين مختلفين لن ينتجا الطاقة نفسها.