وحدة الخلايا الشمسية

بشكل عام ، تتكون وحدة الخلايا الشمسية من خمس طبقات من أعلى إلى أسفل ، بما في ذلك الزجاج الكهروضوئي ، وغشاء التغليف اللاصق ، ورقاقة الخلية ، والغشاء اللاصق للتعبئة والتغليف ، واللوح المعزول:

(1 زجاج ضوئي

بسبب القوة الميكانيكية الضعيفة للخلية الكهروضوئية الشمسية المفردة ، فمن السهل كسرها ؛سوف تتأكسد الرطوبة والغازات المسببة للتآكل في الهواء تدريجيًا ويصدأ القطب ، ولا يمكنها تحمل الظروف القاسية للعمل في الهواء الطلق ؛في الوقت نفسه ، عادةً ما يكون جهد العمل للخلايا الكهروضوئية الفردية صغيرًا ، مما يصعب تلبية احتياجات المعدات الكهربائية العامة.لذلك ، عادةً ما يتم إغلاق الخلايا الشمسية بين لوحة تغليف ولوحة معززة بواسطة فيلم EVA لتشكيل وحدة كهروضوئية غير قابلة للتجزئة مع تغليف واتصال داخلي يمكن أن يوفر إخراج DC بشكل مستقل.تشكل العديد من الوحدات الكهروضوئية والمحولات وغيرها من الملحقات الكهربائية نظام توليد الطاقة الكهروضوئية.

بعد طلاء الزجاج الكهروضوئي الذي يغطي الوحدة الكهروضوئية ، يمكن أن يضمن نفاذية أعلى للضوء ، بحيث يمكن للخلية الشمسية أن تولد المزيد من الكهرباء ؛في الوقت نفسه ، يتمتع الزجاج الكهروضوئي المقوى بقوة أعلى ، مما يجعل الخلايا الشمسية تتحمل ضغطًا أكبر للرياح وفرقًا أكبر في درجات الحرارة اليومية.لذلك ، يعتبر الزجاج الكهروضوئي أحد الملحقات التي لا غنى عنها للوحدات الكهروضوئية.

تنقسم الخلايا الكهروضوئية بشكل أساسي إلى خلايا السيليكون البلورية وخلايا الأغشية الرقيقة.يعتمد الزجاج الكهروضوئي المستخدم في خلايا السيليكون البلورية بشكل أساسي طريقة الصقل ، والزجاج الكهروضوئي المستخدم لخلايا الأغشية الرقيقة يعتمد بشكل أساسي على طريقة الطفو.

(2 فيلم لاصق مانع للتسرب (EVA)

يقع الفيلم اللاصق لتغليف الخلايا الشمسية في منتصف وحدة الخلايا الشمسية ، والذي يلف لوح الخلية ويتم ربطه بالزجاج واللوحة الخلفية.تشمل الوظائف الرئيسية للفيلم اللاصق لتغليف الخلايا الشمسية: توفير الدعم الهيكلي لمعدات خط الخلايا الشمسية ، وتوفير أقصى اقتران بصري بين الخلية والإشعاع الشمسي ، وعزل الخلية والخط فعليًا ، وإجراء الحرارة الناتجة عن الخلية ، إلخ. لذلك ، منتجات أغشية التغليف تحتاج إلى حاجز بخار الماء العالي ، نفاذية عالية للضوء المرئي ، مقاومة عالية الحجم ، مقاومة الطقس وأداء مضاد لـ PID.

في الوقت الحاضر ، فيلم EVA اللاصق هو أكثر مواد الأفلام اللاصقة استخدامًا لتعبئة الخلايا الشمسية.اعتبارًا من عام 2018 ، بلغت حصتها في السوق حوالي 90 ٪.لديها أكثر من 20 عامًا من تاريخ التطبيق ، مع أداء متوازن للمنتج وأداء عالي التكلفة.فيلم POE اللاصق هو مادة غشاء لاصقة للتعبئة والتغليف الكهروضوئية مستخدمة على نطاق واسع.اعتبارًا من عام 2018 ، بلغت حصتها في السوق حوالي 9٪ 5. هذا المنتج عبارة عن بوليمر إيثيلين أوكتين مشترك ، والذي يمكن استخدامه لتعبئة الزجاج المفرد الشمسي والوحدات الزجاجية المزدوجة ، خاصة في وحدات الزجاج المزدوج.يتميز فيلم POE اللاصق بخصائص ممتازة مثل معدل حاجز بخار الماء العالي ، ونفاذية الضوء المرئي العالية ، ومقاومة الحجم الكبير ، ومقاومة الطقس الممتازة ، وأداء مضاد PID على المدى الطويل.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأداء الفريد الانعكاسي الفريد لهذا المنتج أن يحسن الاستخدام الفعال لأشعة الشمس للوحدة ، ويساعد على زيادة قوة الوحدة ، ويمكن أن يحل مشكلة فائض الفيلم اللاصق الأبيض بعد تصفيح الوحدة.

(3) رقاقة البطارية

خلية السيليكون الشمسية هي جهاز طرفي نموذجي.توجد المحطتان على التوالي على سطح استقبال الضوء وسطح الإضاءة الخلفية لشريحة السيليكون.

مبدأ توليد الطاقة الكهروضوئية: عندما يضيء الفوتون على معدن ، يمكن امتصاص طاقته بالكامل بواسطة إلكترون في المعدن.الطاقة التي يمتصها الإلكترون كبيرة بما يكفي للتغلب على قوة كولوم داخل ذرة المعدن والقيام بعمل ، والهروب من سطح المعدن وتصبح ضوئيًا.تحتوي ذرة السيليكون على أربعة إلكترونات خارجية.إذا كان السيليكون النقي مخدرًا بذرات تحتوي على خمسة إلكترونات خارجية ، مثل ذرات الفوسفور ، فإنه يصبح أشباه موصلات من النوع N ؛إذا تم تخدير السيليكون النقي بذرات تحتوي على ثلاثة إلكترونات خارجية ، مثل ذرات البورون ، يتم تكوين أشباه الموصلات من النوع P.عندما يتم الجمع بين النوع P والنوع N ، سيشكل سطح التلامس فرقًا محتملاً ويصبح خلية شمسية.عندما يضيء ضوء الشمس على تقاطع PN ، يتدفق التيار من الجانب من النوع P إلى الجانب من النوع N ، مكونًا تيارًا.

وفقًا للمواد المختلفة المستخدمة ، يمكن تقسيم الخلايا الشمسية إلى ثلاث فئات: الفئة الأولى هي الخلايا الشمسية السليكونية البلورية ، بما في ذلك السيليكون أحادي البلورية والسيليكون متعدد البلورات.البحث والتطوير وتطبيق السوق متعمق نسبيًا ، وكفاءة التحويل الكهروضوئي عالية ، وتحتل الحصة السوقية الرئيسية لشريحة البطارية الحالية ؛الفئة الثانية هي الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة ، بما في ذلك الأغشية القائمة على السيليكون والمركبات والمواد العضوية.ومع ذلك ، نظرًا لندرة أو سمية المواد الخام ، وانخفاض كفاءة التحويل ، وضعف الاستقرار وأوجه القصور الأخرى ، نادرًا ما يتم استخدامها في السوق ؛الفئة الثالثة هي الخلايا الشمسية الجديدة بما في ذلك الخلايا الشمسية المصفحة والتي هي حاليا في مرحلة البحث والتطوير والتقنية لم تنضج بعد.

المواد الخام الرئيسية للخلايا الشمسية هي البولي سيليكون (الذي يمكن أن ينتج قضبان سيليكون أحادية البلورة ، وسبائك البولي سيليكون ، وما إلى ذلك).تشمل عملية الإنتاج بشكل أساسي: التنظيف والتدفق ، والانتشار ، وحفر الحواف ، وزجاج السيليكون المنزوع الفوسفور ، و PECVD ، وطباعة الشاشة ، والتلبيد ، والاختبار ، إلخ.

يتم تمديد الاختلاف والعلاقة بين الألواح الكهروضوئية أحادية البلورة ومتعددة البلورات هنا

البلورة الأحادية والبلورات الكريستالات هما طريقان تقنيان للطاقة الشمسية السليكونية البلورية.إذا قورنت البلورة المفردة بحجر كامل ، فإن الكريستالات عبارة عن حجر مصنوع من الأحجار المكسرة.نظرًا للخصائص الفيزيائية المختلفة ، تكون كفاءة التحويل الكهروضوئي للبلورة المفردة أعلى من تلك الموجودة في البلورة المتعددة ، لكن تكلفة البلورة المتعددة منخفضة نسبيًا.

تبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الشمسية أحادية السليكون حوالي 18٪ ، وأعلىها 24٪.هذه هي أعلى كفاءة تحويل كهروضوئية لجميع أنواع الخلايا الشمسية ، لكن تكلفة الإنتاج مرتفعة.نظرًا لأن السيليكون أحادي البلورية يتم تعبئته بشكل عام بالزجاج المقسى والراتنج المقاوم للماء ، فهو متين وعمر خدمة يبلغ 25 عامًا.

تشبه عملية إنتاج الخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد الكريستالات تلك الخاصة بالخلايا الشمسية أحادية البلورة السليكونية ، ولكن يجب تقليل كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات كثيرًا ، وتبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئي حوالي 16٪.من حيث تكلفة الإنتاج ، فهي أرخص من الخلايا الشمسية أحادية البلورية.المواد سهلة التصنيع ، وتوفر استهلاك الطاقة ، وتكلفة الإنتاج الإجمالية منخفضة.

العلاقة بين البلورة المفردة والبلورات المتعددة: البلورات المتعددة عبارة عن بلورة مفردة بها عيوب.

مع صعود العطاءات عبر الإنترنت دون دعم وتزايد ندرة موارد الأراضي القابلة للتثبيت ، يتزايد الطلب على المنتجات الفعالة في السوق العالمية.تحول اهتمام المستثمرين أيضًا من الاندفاع السابق إلى المصدر الأصلي ، أي أداء توليد الطاقة والموثوقية طويلة المدى للمشروع نفسه ، وهو مفتاح الإيرادات المستقبلية لمحطة الطاقة.في هذه المرحلة ، لا تزال تقنية الكريستالات تتمتع بمزايا من حيث التكلفة ، لكن كفاءتها منخفضة نسبيًا.

هناك العديد من الأسباب للنمو البطيء للتكنولوجيا متعددة البلورات: فمن ناحية ، تظل تكلفة البحث والتطوير مرتفعة ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفة التصنيع للعمليات الجديدة.من ناحية أخرى ، فإن سعر المعدات باهظ الثمن.ومع ذلك ، على الرغم من أن كفاءة توليد الطاقة وأداء البلورات المفردة الفعالة بعيدة عن متناول البلورات المتعددة والبلورات الأحادية العادية ، فإن بعض العملاء ذوي الحساسية للسعر سيظلون "غير قادرين على المنافسة" عند الاختيار.

في الوقت الحاضر ، حققت تقنية البلورة المفردة الفعالة توازنًا جيدًا بين الأداء والتكلفة.احتل حجم مبيعات البلورة المفردة مكانة رائدة في السوق.

(4) لوحة الكترونية معززة

اللوحة الشمسية المنعكسة هي مادة تعبئة كهروضوئية تقع على الجزء الخلفي من وحدة الخلايا الشمسية.إنها تستخدم بشكل أساسي لحماية وحدة الخلايا الشمسية في البيئة الخارجية ، ومقاومة تآكل العوامل البيئية مثل الضوء والرطوبة والحرارة على فيلم التغليف ، ورقائق الخلايا وغيرها من المواد ، ولعب دور حماية العزل المقاوم للطقس.نظرًا لأن اللوحة المعززة تقع في الطبقة الخارجية على الجزء الخلفي من الوحدة الكهروضوئية وتتصل مباشرة بالبيئة الخارجية ، فيجب أن تتمتع بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة ، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة الشيخوخة البيئية ، وحاجز بخار الماء ، والعزل الكهربائي وغيرها خصائص لتلبية عمر الخدمة 25 عامًا لوحدة الخلايا الشمسية.مع التحسين المستمر لمتطلبات كفاءة توليد الطاقة في صناعة الخلايا الكهروضوئية ، تتمتع بعض منتجات الألواح الشمسية المنعكسة عالية الأداء أيضًا بانعكاسية عالية للضوء لتحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي للوحدات الشمسية.

وفقًا لتصنيف المواد ، يتم تقسيم اللوحة الخلفية بشكل أساسي إلى بوليمرات عضوية ومواد غير عضوية.عادةً ما تشير اللوحة الشمسية المعزولة إلى البوليمرات العضوية ، والمواد غير العضوية عبارة عن زجاج أساسًا.وفقًا لعملية الإنتاج ، هناك نوع مركب ونوع طلاء ونوع بثق مشترك.في الوقت الحالي ، تمثل اللوحة المعززة المركبة أكثر من 78٪ من سوق اللوحة المعززة.نظرًا للتطبيق المتزايد لمكونات الزجاج المزدوج ، تتجاوز حصة السوق من اللوحة الزجاجية المعزولة 12٪ ، وتبلغ حصة اللوحة الخلفية المطلية واللوحات الخلفية الهيكلية الأخرى حوالي 10٪.

تشمل المواد الخام للوحة الطاقة الشمسية معززة بشكل أساسي فيلم PET الأساسي ، مادة الفلور والمواد اللاصقة.يوفر فيلم PET الأساسي بشكل أساسي العزل والخصائص الميكانيكية ، ولكن مقاومته للطقس ضعيفة نسبيًا ؛تنقسم مواد الفلور بشكل أساسي إلى شكلين: غشاء فلور وراتنج يحتوي على الفلور ، مما يوفر العزل ومقاومة الطقس وخاصية الحاجز ؛يتكون اللاصق بشكل أساسي من راتينج اصطناعي وعامل معالجة وإضافات وظيفية ومواد كيميائية أخرى.يتم استخدامه لربط فيلم PET الأساسي وفيلم الفلور في اللوحة الخلفية المركبة.في الوقت الحاضر ، تستخدم اللوحات الخلفية لوحدات الخلايا الشمسية عالية الجودة بشكل أساسي مواد الفلورايد لحماية فيلم PET الأساسي.الفرق الوحيد هو أن شكل وتركيب مواد الفلوريد المستخدمة مختلفة.يتم تجميع مادة الفلور على فيلم PET الأساسي بواسطة مادة لاصقة على شكل فيلم فلور ، وهو عبارة عن لوحة معززة مركّبة ؛يتم تغليفه مباشرة على فيلم PET الأساسي على شكل فلور يحتوي على الراتنج من خلال عملية خاصة ، والتي تسمى لوحة معززة مغلفة.

بشكل عام ، اللوحة المعززة المركبة لديها أداء شامل متفوق بسبب سلامة فيلم الفلور الخاص بها ؛تتميز اللوحة الخلفية المطلية بميزة سعرية بسبب انخفاض تكلفة المواد.

الأنواع الرئيسية للوحة معززة مركّبة

يمكن تقسيم اللوحة الخلفية الشمسية المركبة إلى لوحة معززة بغشاء الفلور على الوجهين ، ولوحة خلفية معززة بغشاء الفلور أحادي الجانب ، ولوحة معززة خالية من الفلور وفقًا لمحتوى الفلور.نظرًا لمقاومتها للطقس وغيرها من الخصائص ، فهي مناسبة لبيئات مختلفة.بشكل عام ، تتبع مقاومة الطقس للبيئة لوحة معززة بطبقة فلور مزدوجة الوجهين ، ولوحة معززة أحادية الجانب من الفلور ، ولوحة معززة خالية من الفلور ، وتنخفض أسعارها بشكل عام بدورها.

ملاحظة: (1) فيلم PVF (راتينج أحادي الفلور) مقذوف من البوليمر المشترك PVF.تضمن عملية التشكيل هذه أن تكون الطبقة الزخرفية PVF مضغوطة وخالية من العيوب مثل الثقوب والشقوق التي تحدث غالبًا أثناء رش طلاء PVDF (راتينج مُفلور) أو طلاء الأسطوانة.لذلك ، فإن عزل الطبقة الزخرفية بغشاء PVF يتفوق على طلاء PVDF.يمكن استخدام مادة تغطية فيلم PVF في الأماكن ذات بيئة التآكل الأسوأ ؛

(2) في عملية تصنيع فيلم PVF ، فإن ترتيب البثق للشبكة الجزيئية على طول الاتجاهات الطولية والعرضية يقوي إلى حد كبير قوتها المادية ، لذلك فإن فيلم PVF لديه صلابة أكبر ؛

(3) فيلم PVF لديه مقاومة تآكل أقوى وعمر خدمة أطول ؛

(4) سطح فيلم PVF المبثوق أملس وحساس ، وخالي من المشارب ، وقشر البرتقال ، والتجاعيد الدقيقة والعيوب الأخرى التي تظهر على السطح أثناء طلاء الأسطوانة أو الرش.

سيناريوهات قابلة للتطبيق

نظرًا لمقاومتها الفائقة للطقس ، يمكن أن تتحمل اللوحة الخلفية المكونة من فيلم فلورين على الوجهين البيئات القاسية مثل البرد ودرجات الحرارة المرتفعة والرياح والرمال والمطر وما إلى ذلك ، وعادة ما تستخدم على نطاق واسع في الهضبة والصحراء وغوبي ومناطق أخرى ؛إن اللوحة الخلفية المركبة أحادية الجانب من الفلور هي منتج مخفض للتكلفة للوحة معززة مزدوجة الوجه من فيلم الفلور المركب.بالمقارنة مع اللوحة الخلفية المركبة بغشاء الفلورين على الوجهين ، فإن الطبقة الداخلية لها مقاومة ضعيفة للأشعة فوق البنفسجية وتبديد الحرارة ، والتي تنطبق بشكل أساسي على الأسطح والمناطق ذات الأشعة فوق البنفسجية المعتدلة.

6 、 PV العاكس

في عملية توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية ، تكون الطاقة المولدة بواسطة المصفوفات الكهروضوئية هي طاقة التيار المستمر ، لكن العديد من الأحمال تحتاج إلى طاقة التيار المتردد.يحتوي نظام إمداد الطاقة بالتيار المستمر على قيود كبيرة ، وهو غير مناسب لتحويل الجهد ، كما أن نطاق تطبيق الحمل محدود أيضًا.باستثناء الأحمال الكهربائية الخاصة ، يلزم وجود محولات لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد.العاكس الكهروضوئي هو قلب نظام توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية.إنه يحول طاقة التيار المستمر التي يولدها نظام توليد الطاقة الكهروضوئية إلى طاقة التيار المتردد التي تتطلبها الحياة من خلال تقنية تحويل الطاقة الإلكترونية ، وهو أحد أهم المكونات الأساسية لمحطة الطاقة الكهروضوئية.


الوقت ما بعد: 26 ديسمبر - 2022