تُعد وحدات الطاقة الشمسية، المعروفة أيضًا باسم الألواح الشمسية، جزءًا أساسيًا من النظام الشمسي. فهي مسؤولة عن تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء من خلال التأثير الكهروضوئي. ومع تزايد الطلب على الطاقة المتجددة، أصبحت وحدات الطاقة الشمسية خيارًا شائعًا للتطبيقات السكنية والتجارية.
1. وحدات الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة:
تُصنع وحدات الطاقة الشمسية أحادية البلورة من بنية بلورية واحدة (عادةً السيليكون). تتميز هذه الوحدات بكفاءتها العالية ومظهرها الأسود الأنيق. تتضمن عملية التصنيع تقطيع سبائك أسطوانية إلى رقائق رقيقة، تُجمع بعد ذلك في خلايا شمسية. تتميز وحدات الطاقة أحادية البلورة بقدرة إنتاج أعلى لكل قدم مربع مقارنةً بالأنواع الأخرى، مما يجعلها مثالية للتركيبات ذات المساحات المحدودة. كما أنها تتميز بأداء أفضل في ظروف الإضاءة المنخفضة وتدوم لفترة أطول.
2. الوحدات الشمسية متعددة البلورات:
تُصنع وحدات الطاقة الشمسية متعددة البلورات من بلورات سيليكون متعددة. تتضمن عملية التصنيع صهر السيليكون الخام وصبّه في قوالب مربعة، ثم تقطيعها إلى رقائق. تُعد وحدات الطاقة الشمسية متعددة البلورات أقل كفاءةً، لكنها أكثر فعاليةً من حيث التكلفة من وحدات الطاقة أحادية البلورة. تتميز هذه الوحدات بلونها الأزرق، وهي مناسبة للتركيب في الأماكن ذات المساحة الكافية. كما تُقدم أداءً جيدًا في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
3. وحدات الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة:
تُصنع وحدات الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة عن طريق ترسيب طبقة رقيقة من مادة كهروضوئية على ركيزة كالزجاج أو المعدن. أكثر أنواع وحدات الأغشية الرقيقة شيوعًا هي السيليكون غير المتبلور (a-Si)، وتيلوريد الكادميوم (CdTe)، وسيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS). تُعد وحدات الأغشية الرقيقة أقل كفاءة من الوحدات البلورية، لكنها خفيفة الوزن ومرنة وأقل تكلفة في الإنتاج. وهي مناسبة للتركيبات والتطبيقات الأكبر حجمًا التي تتطلب وزنًا ومرونةً، مثل الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني.
4. الوحدات الشمسية ثنائية الوجه:
صُممت وحدات الطاقة الشمسية ثنائية الوجه لالتقاط ضوء الشمس من كلا الجانبين، مما يزيد من إنتاجها الإجمالي للطاقة. ويمكنها توليد الكهرباء من ضوء الشمس المباشر، بالإضافة إلى ضوء الشمس المنعكس من الأرض أو الأسطح المحيطة. يمكن أن تكون وحدات الطاقة ثنائية الوجه أحادية أو متعددة البلورات، وعادةً ما تُركّب على هياكل مرتفعة أو أسطح عاكسة. وهي مثالية للتركيبات عالية البياض، مثل المناطق المغطاة بالثلوج أو الأسطح ذات الأغشية البيضاء.
5. الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة في المباني (BIPV):
تشير أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في المباني (BIPV) إلى دمج وحدات الطاقة الشمسية في هيكل المبنى، لتحل محل مواد البناء التقليدية. يمكن أن تتخذ وحدات BIPV شكل ألواح شمسية، أو نوافذ شمسية، أو واجهات شمسية. توفر هذه الوحدات توليد الطاقة والدعم الهيكلي، مما يقلل الحاجة إلى مواد إضافية. تتميز وحدات BIPV بتصميمها الجميل، ويمكن دمجها بسلاسة في المباني الجديدة أو القائمة.
بشكل عام، هناك أنواع عديدة من وحدات الطاقة الشمسية، ولكل منها خصائصها ووظائفها الخاصة التي تناسب تطبيقات مختلفة. توفر الوحدات أحادية البلورة كفاءة وأداءً عاليين في المساحات المحدودة، بينما تتميز الوحدات متعددة البلورات بفعاليتها من حيث التكلفة وأدائها الممتاز في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. تتميز وحدات الأغشية بخفة وزنها ومرونتها، مما يجعلها مناسبة للتركيب على نطاق واسع. تلتقط الوحدات ثنائية الوجه ضوء الشمس من كلا الجانبين، مما يزيد من إنتاجها من الطاقة. وأخيرًا، توفر الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني توليد الطاقة وتكاملها مع المباني. إن فهم الأنواع المختلفة لوحدات الطاقة الشمسية يساعد الأفراد والشركات على اتخاذ قرارات مدروسة عند اختيار الخيار الأنسب لنظامهم الشمسي.
وقت النشر: ١٩ يناير ٢٠٢٤