تعتبر الألواح الشمسية من إحدى أهم العناصر المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية، تعمل على إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال أشعة الشمس (الفوتونات) وإرسالها إلى منظم الشحن ومن ثم إلى الانفرتر والبطاريات والأحمال الكهربائية، يتوفر أنواع مختلفة من الألواح الشمسية حسب نوع المادة وكفاءتها وجودة التصنيع.

أنواع الألواح الشمسية بالتفصيل

يوجد الكثير من الشركات التي تعمل على تصنيع الألواح الشمسية، يتم تصنيف الألواح الشمسية إلى ثلاث أنواع، وهي:

1. خلايا أحادية البلورة (Monocrystalline silicon).
2. خلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon).
3. الألواح الفلمية (Thin-film).

أولاً: الخلايا الأحادية (Monocrystalline silicon):

• هذا النوع لدية المظهر المميز الذي يدل على أعلى نقاء كريستالات السيليكون.
• يتمتع بأخذ أعلى معدلات الكفاءة، قد يصل إلى أكثر من 20%.
• عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر حسب جودة الألواح.
• يتم صناعة الألواح سوداء اللون، حتى يتفاعل ضوء الشمس (الفوتونات) مع بلورة السيليكون النقي.
• في حين أن الألواح سوداء اللون، فإن الألواح الشمسية أحادية البلورة لها مجموعة متنوعة من الألوان ألواحها وإطاراتها الجانبية وظهرها.
• أداء جيد تحت ظروف الإشعاع الشمسي المنخفض قليلاً.

العيب في هذا النوع من الألواح هو التكلفة العالية مقارنة مع خلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon).

ثانياً: الخلايا متعددة الكريستالات (Polycrystalline silicon):

• يمكنك التميز بسرعة بين هذه اللوحات لأن هذا النوع من الألواح الشمسية به مربعات لا يتم قطع زوايا، أي تكون عليها خطوط كثيرة، وغالباً لونها زرقاء.
• مصنوع من ذوبان السيليكون الخام، وهي أسرع وأرخص من ألواح أحادية البلورية (Monocrystalline silicon).
• عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر حسب جودة الألواح.
• كفاءتها حوالي 16.5%، بسبب انخفاض نقاء السيليكون.
• عيبها هو أن المظهر، حيث أن ألواح Monocrystalline silicon لها شكل جمالي، ولكن لا يهم المشترين.
• تتطلب مساحة تركيب أعلى قليلاً من الألواح الشمسية أحادية البلورية Monocrystalline silicon

ثالثاً: الألواح الفلمية (Thin-film):

• أكبر عامل جمالي في هذا النوع، هو مدى رقة صنعها وشكلها الانسيابي القابل للثني على العكس من الأنواع السابقة.
• يجرى العديد من التطوير والأبحاث لجعلها مناسبة للاستخدام بشكل أفضل.
• يمكن استخدامها أثناء التنقل.
• التكلفة العالية مقارنة مع عمرها الافتراضي بالنسبة مع الأنواع الأخرى.
• فهي تحمل أقصر الضمانات لأن عمرها الافتراضي أقصر من أنواع الألواح الأخرى.

الفرق بين ألواح الــ Mono وألواح الــ Poly

لا يوجد فرق كبير بين النوعين، فعند القول أن ألواح الــ Mono تنتح 330W فيوجد أيضاً ألوح من نوع الــ Poly تنتج 330W، فمن ناحية الإنتاج لا يوجد فرق بين الأثنين.

من ناحية مقاسات النوعين والتوفير في المساحة بسيط جداً:

فنجد حالياً أن ألواح الــ Mono بقدرة 280W ومقاسها 165*99 وأقصى وات في الألواح الــ poly عند نفس المقاس = 265W.

إذا التوفير في المساحة= 280-265/265*100% =5.6%

وهي نسبة قليلة من ناحية توفير المساحة بين النوعين، حيث ان ألواح الــ Mono أقل قليلاً من ألواح الــ poly من حيث المساحة،

الفرق الكبير بين النوعين هو أن المظهر، حيث أن ألواح Monocrystalline silicon لها شكل جمالي، ولكن لا يهم المشترين.

معايير اختيار الألواح الشمسية، هناك عدة معايير ذات أهمية كبيرة يجب عليك معرفتها قبل شراء الألواح الشمسية، والعوامل التي تؤثر على معايير اختيار الألواح الشمسية هي نوع اللوح الشمسي وكفاءتها والضمان وتأثير درجة الحرارة على إنتاجية اللوح الشمسي.

تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة تفاصيل أكثر حول معايير اختيار الألواح الشمسية.

أنواع الألواح الشمسية

في البداية يجب التعرف على أنواع خلايا الألواح الشمسية وهي:

• خلايا شمسية أحادي التبلور (Mono crystalline Silicon):

تصنع بمظهرها المميز والمتناسق الذي يدل على نقاء السليكون، حيث تتوفر في الأسواق بكثرة وبقدرات مختلفة، وتتميز بالكفاءة العالية مقارنة مع الخلايا الشمسية متعددة التبلور.

• خلايا شمسية متعددة التبلور (Poly crystalline Silicon):

تحتوي على بلوات مختلفة في الشكل والأبعاد وتتفاوت في خصائصها البصرية والفزيائية، وتصنع بلورة ضخمة متعددة الحبيبات ومنها تقص الصفائح اللازمة، وتتميز بانخفاض سعرها مقارنة بأحادي التبلور وتصل كفاءتها إلى 16.9%.

• خلايا فلمية (Thin-film): تسمى بشرائح الأغشية الرقيقة، وتصنع على شكل مرن ورقيق وانسيابي وخفة وزنه مقارنة مع الأنواع السابقة ألا أن كفاءتها قليلة وغير منتشرة في الأسواق بكثرة.

---

معايير اختيار الألواح الشمسية

تضع الشركات المصنعة للألواح الشمسية كتالوج خاص مع ورقة البيانات ونسبة الضمان التي نستطيع من خلالها تقييم جودة المنتج، ومن أهم هذه المعايير:

سماحية قدرة إنتاجية اللوح الشمسي

إن كل شركة مصنعة تضع تحد نطاق قدرة إنتاجية اللوح الشمسي بالنسبة المئوية وتسمى بالسماحية (Production power tolerance) بمعنى أن كل لوح شمسي قد ينتج طاقة أكبر من القيمة المكتوبة أو أقل بنسبة معنية.

فمثلاً لنفرض أن لوح شمسي بقدرة 330W ونسبة السماحية لديه +/- 5% فهذا يعني نطاق إنتاجية اللوح الشمسي يتراوح ما بين 320W إلى 340W

بعض الشركات تكتفي بوضع السماحية بالموجب فقط، وهذا يعني أن قيمة قدرة اللوح لا تقل عن القدرة الفعلية لها بل تزيد بمقدار تتناسب مع السماحية.

كفاءة الألواح الشمسية (Solar panel efficiency)

تضع كل شركة قيمة كفاءة اللوح الشمسي بالنسبة المئوية عند الظروف القياسية (Standard Test Condition STC) وعند إشعاع شمسي 1000 وات لكل متر مربع ودرجة الحرارة 25 درجة مئوية.

وتعطي كفاءة اللوح بقسمة أقصى قدرة على حاصل ضرب القدرة الإشعاعية الشمسية 1000 وات لكل متر مربع في مساحة اللوح.

ضمان الألواح الشمسية (warranty)

تعد من أهم معايير اختيار الألواح الشمسية، حيث أن أغلب الشركات العالمية المصنعة للألواح الشمسية تقدم ضمان 10 سنوات على عيوب الصناعة وضمان 25 سنة على الأداء.

لنفرض أن لدينا لوحين:

اللوح الشمسي الأول: تقدم ضمان لمدة 10سنوات ضد عيوب الصناعة وضمان إنتاج طاقة بنسبة 90% لأول عشر سنوات وضمان 80% لمدة 25 سنة من عمره الافتراضي للوح الشمسي.

هذا يعني أنه يضمن بتغيير اللوح عند حدوث عيب، كما يضمن أن عند اختيارك للوح بعد 10 سنوات من التشغيل أو التسليم لن ينخفض أكثر من 10%، كما يضمن عند قياسيه  بعد 25 سنة بأن الأداء لن ينخفض أكثر من 20%.

كما يعني الضمان بأنه من الممكن أن تقل كفاءة اللوح إلى 90% في السنة الأولى وتبقى تعمل بهذه النسبة لمدة 9 سنوات ثم تقل كفاءة اللوح في السنة العاشرة إلى 80%.

اللوح الشمسي الثاني: تقدم ضمان منتج لمدة 10 سنوات وضمان أداء خطي بنسبة 90% لأول عشر سنوات وضمان بنسبة 80% لمدة 25 عاماً.

ويعني أنه يقدم ضمان أداء خطي “Linear” وتعني بأن إنتاج اللوح الشمسي تقل بنسبة لا تتجاوز 1% سنوياً ومن ثم تزداد الاستفادة وتعمل بصورة أكثر كفاءة وتنتج المزيد من الطاقة على مدار 25 سنة.

نظراً لظاهرة التدهور المبكر، فإن بعض الشركات المصنعة تضع ضمان أداء لأول سنة فيقول بأن الطاقة لا تقل أكثر من 3% إلى 5% لمدة سنة واحدة من تاريخ التسليم

درجة الحرارة المتوسطة للتشغيل (NOCT)

تعد من أحد أهم معايير اختيار الألواح الشمسية، وتسمى بالإنجليزي (Nominal Operating Cell Temperature).

تخضع الشركات المصنعة للألواح الشمسية منتجاتها في المختبرات عند 25 درجة مئوية. ولكن قيم بيانات اللوح الشمسي تكون مختلفة في الموقع بمعنى أنها سوف تعمل عند درجات حرارة أعلى كثيراً من 25 درجة مئوية.

لذلك وجب علينا هنا قياس أداء اللوح الشمسي عند ظروف مختلفة عن ظروف الاختبار القياسي كقياس درجة الحرارة التي سيصل إليها اللوح الشمسي بوضع الدائرة المفتوحة.

حيث أنه كلما زادت درجة الحرارة على اللوح الشمسي قلت الكفاءة بمقدار تعتمد على نسبة الفولت لكل درجة مئوية، ونجد هذه النسبة في كتالوج أو بيانات اللوح الشمسي التي تضعها الشركة “solar panel temperature coefficients”، والتي سوف نوضحها في المعامل الحراري للألواح الشمسية.

المعامل الحراري للألواح الشمسية

تعد من أحد أهم العوامل المؤثرة على معايير اختيار الألواح الشمسية، وتسمى بالانجليزي بالإنجليزي (solar panel temperature coefficients).

هي الخصائص الحرارية التي نجدها في بيانات الألواح الشمسية، والتي نستفيد منها لتحديد الفقد أو المردود في خصائص اللوح الشمسي من قيم الجهد والتيار والقدرة الكهربائية مع زيادة درجة الحرارة.

عند قراءة قيمة معامل الحرارة عند جهد الدائرة المفتوحة ستلاحظ بأن قيمة الجهد سوف تقل عند ارتفاع درجة الحرارة  بنسبة واحد درجة مئوية وتكون القيمة بالسالب، كما ستزيد قيمة التيار بمقدار معين عند زيادة درجة الحرارة.

مثال على ذلك، إذا كان معامل درجة الحرارة عند أقصى قدرة للوح الشمسي (Temperature Coefficient of Pmax) تساوي -0.43%/

هذا يعني أن قدرة اللوح سوف يقل بمقدار 0.43%- عند زيادة درجة الحرارة بنسبة 1 درجة مئوية، بالتزامن مع ذلك يقل الجهد بمقدار -0.032%/  (Temperature Coefficient of Voc)، ويزيد التيار بمقدار 0.047%/  (Temperature Coefficient of Isc)

شهادات تصديق الألواح الشمسية

هناك عدة شهادات تضمن لك بأن مواصفات اللوح الشمسي متوافقة مع المنتج ومن بعض هذه الشهادات العالمية:

شهادة IEC 61215: تصف متطلبات جودة الألواح الشمسية وتنفيذ اختبارات لتحديد الخصائص الميكانيكية والكهربائية لتتوافق مع بيانات اللوح الشمسي.

شهادة IEC 61730: تصف متطلبات السلامة بالإضافة لاختبارات خاصة بالألواح الشمسية، ويجب أن يكون من صنف الدرجة الأولى Class A لتحمل مخاطر الكهرباء.

شهادة UL LTED: هي مؤسسة أمريكية معنية باستشارات السلامة وتعد واحدة من أكبر الشركات عالمياً والمعتمدة لأداء اختبارات السلامة والفحص بالمختبرات.

شهادة CE marking: تصف توافق المنتج مع متطلبات لوائح الاتحاد الأوروبي.