تنقسم الألواح الشمسية بشكل رئيسي إلى ثلاث مجموعات وفقًا لبنية الخلايا وتقنية التصنيع: الألواح أحادية البلورة، ومتعددة البلورات، والألواح ذات الأغشية الرقيقة. وتندرج تحت هذه المجموعات أنواع فرعية مثل الألواح نصف الخلية، وثنائية الوجه، والمرنة. وتتمثل أهم الفروق بينها في الكفاءة، والقدرة المنتجة لكل وحدة مساحة، والتوازن بين التكلفة والأداء.

تُفضَّل اليوم الألواح أحادية البلورة في معظم التركيبات على الأسطح وفي المحطات الأرضية في Türkiye. أما الألواح متعددة البلورات فقد تراجعت إلى حد كبير، بينما تُستخدم تقنية الأغشية الرقيقة غالبًا في التطبيقات الخاصة. وفيما يلي نستعرض بالتفصيل مزايا كل نوع من الألواح والحالات التي لا يُنصح باختياره فيها.

الألواح الشمسية أحادية البلورة

تُصنع الألواح أحادية البلورة من خلايا مقطوعة من بلورة سيليكون واحدة. وبفضل تجانس بنية الخلايا، تواجه الإلكترونات مقاومة أقل أثناء الحركة، وينعكس ذلك مباشرة على الكفاءة. وتتراوح كفاءة النماذج المتوفرة في السوق عادة بين 20% و23%.

يُعد اللون الأسود الداكن للوح والزوايا المستديرة قليلًا من أسهل العلامات للتعرف على هذا النوع بصريًا. كما أن تقديم القدرة نفسها بالواط على مساحة أصغر يمثل ميزة حاسمة، خاصة في تطبيقات الأسطح ذات المساحة المحدودة.

يكون فقدان الأداء في درجات الحرارة المرتفعة أكثر تحكمًا مقارنة بالأنواع الأخرى. وفي مناطق مثل بحر إيجة وجنوب شرق Türkiye، حيث تبقى درجات الحرارة الصيفية فوق 35 درجة مئوية لفترات طويلة، يؤثر هذا العامل بوضوح في حساب الإنتاج السنوي.

تكلفتها أعلى قليلًا من الألواح متعددة البلورات. لكن نظرًا لتقلص فارق السعر لكل واط بشكل كبير خلال السنوات الأخيرة، أصبحت الألواح أحادية البلورة الخيار الأبرز في معظم التركيبات الجديدة.

الألواح الشمسية متعددة البلورات

في الألواح متعددة البلورات، يتم صهر عدة بلورات من السيليكون وصبها في قالب. وتُعد هذه الطريقة أكثر اقتصادية، لكن حدود البلورات تبطئ تدفق الإلكترونات جزئيًا، لذلك تبقى الكفاءة في نطاق 15% إلى 17%. ويعود المظهر المزرق والمنقط لهذه الألواح إلى هذه البنية.

للحصول على القدرة نفسها، تحتاج إلى مساحة أكبر بنحو 15% مقارنة بالألواح أحادية البلورة. ويمكن تحمل هذا الفارق في المحطات الأرضية، لكنه في مشاريع الأسطح يقلل غالبًا القدرة القابلة للتركيب بشكل مباشر.

كما أن معامل الحرارة أقل ملاءمة قليلًا. فكلما ارتفعت درجة حرارة سطح اللوح، أصبح انخفاض الإنتاج أكثر وضوحًا مقارنة بالألواح أحادية البلورة. ولهذا تُشاهد الألواح متعددة البلورات اليوم بشكل رئيسي ضمن المخزون المتبقي والأنظمة الصغيرة منخفضة الميزانية.

الألواح الشمسية ذات الأغشية الرقيقة (Thin Film)

تُصنع ألواح الأغشية الرقيقة عبر ترسيب طبقات شديدة الرقة من المواد شبه الموصلة على الزجاج أو على سطح حامل مرن. ويُعد تلوريد الكادميوم والسيليكون غير المتبلور من أكثر المواد استخدامًا. وبكفاءة تتراوح تقريبًا بين 10% و13%، تحتاج هذه الألواح إلى مساحة أكبر بكثير لإنتاج القدرة نفسها.

في المقابل، يكون أداؤها أكثر استقرارًا في ظروف الإضاءة المنخفضة وعلى الأسطح التي لا يمكن تجنب الظلال فيها. كما أن محدودية فقدان الإنتاج عند درجات الحرارة المرتفعة تُعد من أهم مزايا هذه التقنية.

وبفضل وزنها المنخفض وإمكانية تصنيعها بشكل مرن، تُستخدم على الأسطح الصناعية ذات القدرة المحدودة على التحمل، وفي المركبات الترفيهية وتطبيقات الواجهات. أما في المشاريع السكنية القياسية أو أنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح، فلا تكون عادة الخيار الأكثر جدوى من الناحية الاقتصادية.

تقنيات نصف الخلية والألواح ثنائية الوجه

تُصنع ألواح نصف الخلية عبر تقسيم الخلايا القياسية إلى نصفين باستخدام الليزر. وبما أن التيار لكل خلية ينخفض إلى النصف، تقل الخسائر الناتجة عن المقاومة الداخلية ويحقق اللوح زيادة إضافية في الكفاءة بنحو 2% إلى 3%.

الميزة الثانية لهذه البنية تتعلق بسلوكها عند التظليل. فعندما يقع جزء من اللوح في الظل، لا ينخفض الإنتاج بالكامل، بل ينخفض فقط في نصف الدائرة المتأثر. وعلى الأسطح التي تتعرض لظلال المداخن أو الأشجار أو المباني المجاورة، تساعد هذه الخاصية في الحفاظ على الإنتاج السنوي بشكل ملحوظ.

أما الألواح ثنائية الوجه فمصممة لجمع الضوء من الجهة الخلفية أيضًا. وبفضل الإشعاع المنعكس من الأرض، يمكن تحقيق زيادة إضافية تتراوح بين 5% و20% بحسب الظروف. وعلى الأسطح فاتحة اللون، أو الأسطح ذات الأغشية البيضاء، أو الأراضي المغطاة بالثلوج، قد تقترب الزيادة من الحد الأعلى.

ملخص مقارن لأنواع الألواح

تتيح لك القائمة التالية تقييم الاختلافات الأساسية بين أنواع الألواح بنظرة واحدة:

• أحادي البلورة: كفاءة 20-23%، أقل حاجة للمساحة، أداء جيد في درجات الحرارة المرتفعة، تكلفة متوسطة إلى مرتفعة. الخيار الأول لمعظم مشاريع الأسطح والمحطات الأرضية.
• متعدد البلورات: كفاءة 15-17%، يحتاج إلى مساحة أكبر، تكلفة منخفضة. مناسب للتركيبات التي تتوفر فيها مساحة واسعة وميزانية محدودة.
• غشاء رقيق: كفاءة 10-13%، بنية خفيفة ومرنة، إنتاج مستقر في الظل. مناسب للأسطح ذات قدرة التحمل المنخفضة والأسطح الخاصة.
• نصف الخلية: بنية خلايا تحد من خسائر التظليل وتوفر كفاءة إضافية مقارنة بالألواح القياسية. مفيدة في المناطق التي يوجد فيها خطر تظليل جزئي.
• ثنائي الوجه: إنتاج إضافي من الجهة الخلفية وعائد مرتفع على الأسطح العاكسة. يحقق أفضل النتائج في المحطات الأرضية ومع أنظمة التتبع.

كيف تختار اللوح المناسب وفقًا لموقع التركيب؟

أول ما يجب النظر إليه عند تحديد نوع اللوح هو المساحة المتاحة. فإذا كانت المساحة القابلة للاستخدام محدودة، يصبح اختيار لوح عالي الكفاءة أمرًا ضروريًا؛ أما عندما تكون المساحة واسعة، فتصبح التكلفة لكل وحدة أكثر أهمية.

المعيار الثاني هو التظليل. فإذا تعرض جزء من الألواح للظل في ساعات الصباح أو المساء، يمكن أن تحدث بنية نصف الخلية فرقًا كبيرًا. وللحصول على معلومات تفصيلية حول وضع الألواح، يمكنك الاطلاع على مقالنا حول كيفية وضع الألواح الشمسية .

ثالثًا، تدخل الظروف المناخية للمنطقة في الاعتبار. ففي المناطق ذات درجات الحرارة الصيفية المرتفعة، تكون الألواح ذات معامل الحرارة المنخفض أكثر ملاءمة، بينما في المناطق الغائمة والشمالية تتفوق النماذج التي تعمل بكفاءة في الإضاءة المنخفضة.

وأخيرًا، يجب احتساب فترة استرداد الاستثمار. فقد يؤدي استخدام لوح أعلى سعرًا قليلًا لكنه أكثر كفاءة إلى تقصير فترة الاسترداد لأنه ينتج طاقة أكبر من المساحة نفسها. كمية الطاقة التي ينتجها اللوح الشمسي ويمكن أن تفيدك طريقة الحساب الموضحة في هذا الموضوع في هذه المرحلة.

موضوع لا يقل أهمية عن نوع اللوح: تتبع الشمس

في النظام الثابت، لا تواجه الألواح الشمس بالزاوية المثالية إلا خلال ساعات محددة من اليوم. وفي الصباح وأواخر بعد الظهر، تصل الأشعة إلى اللوح بزاوية مائلة، لذلك يبقى الإنتاج أقل بوضوح من القدرة الاسمية للوح.

تزيل أنظمة تتبع الشمس هذا الفقد من خلال تدوير الألواح وفقًا لموقع الشمس على مدار اليوم. ويمكن أن ترتفع الإنتاجية السنوية بنسبة 25% إلى 35% في الأنظمة أحادية المحور، وبنسبة تصل إلى 40% في الأنظمة ثنائية المحور. وهذه الزيادة تفوق بكثير المكسب الناتج عن مجرد الانتقال إلى نوع لوح أعلى كفاءة.

في Remak Solar نصنع المكونات الميكانيكية التي تشكل البنية التحتية لهذه الأنظمة، بما في ذلك علب تروس متتبعات الشمس, لوحات التحكم و جلب المحامل . وعند استخدامها خصوصًا مع الألواح ثنائية الوجه، ترفع أنظمة التتبع إجمالي الإنتاج من الموقع إلى أقصى مستوى ممكن.

ما الذي يجب التحقق منه عند شراء الألواح الشمسية

لا تكفي القدرة الاسمية المكتوبة على اللوح وحدها كمعيار للاختيار. ويجب مراجعة مدة ضمان الأداء الذي يقدمه المصنع، وكذلك نسبة الإنتاج المضمونة في نهاية السنة الخامسة والعشرين.

معامل الحرارة قيمة كثيرًا ما يتم تجاهلها في الوثائق الفنية، رغم أن تأثيرها كبير في التطبيق العملي. وكلما كانت هذه القيمة أقل، كان فقدان أداء اللوح أقل في الأيام الحارة.

ولا ينبغي تجاهل المتانة الميكانيكية أيضًا. فإذا لم تتوافق قيم أحمال الرياح والثلوج مع ظروف منطقة التركيب، يزداد على المدى الطويل خطر التشققات الدقيقة وكسر الزجاج. العمر الافتراضي للألواح الشمسية يعتمد بدرجة كبيرة على معايير المتانة هذه.

باختصار، يختلف نوع اللوح المناسب بحسب مساحة المشروع وظروف التظليل ومناخ المنطقة. ويُعد تخطيط مكونات النظام بحيث تكون متوافقة مع اللوح ودعمها بنظام تتبع متى أمكن من أهم العوامل التي تحدد العائد الحقيقي للاستثمار. وإذا كنت ترغب في تقييم فني لمشروعك، يمكنك التواصل معنا عبر صفحة الاتصال .