الألواح الشمسية

هناك طريقتان لتوليد منتجات الطاقة الشمسية، إحداهما تحويل الضوء - الحرارة - الكهرباء، والأخرى تحويل الضوء - الكهرباء المباشر.

(1) تستخدم طريقة التحويل الكهروضوئي الحراري الطاقة الحرارية الناتجة عن إشعاع الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء. بشكل عام، يقوم المجمع الشمسي بتحويل الطاقة الحرارية الممتصة إلى بخار وسط العمل، ثم يقوم بتشغيل التوربين البخاري لتوليد الكهرباء.

العملية الأولى هي عملية تحويل الضوء إلى الحرارة؛

العملية الأخيرة هي عملية تحويل الحرارة والكهرباء.

(2) تطبق طريقة التحويل الكهروضوئي المباشر التأثير الكهروضوئي لتحويل طاقة الإشعاع الشمسي مباشرة إلى طاقة كهربائية. الجهاز الأساسي للتحويل الضوئي الكهربائي هو الخلية الشمسية.

بطارية الطاقة الشمسية  أو الألواح الشمسية هي نوع من الأجهزة التي تحول الطاقة الضوئية الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية بسبب تأثير الفولت الضوئي. وهو ثنائي ضوئي لأشباه الموصلات. عندما تشرق الشمس على الصمام الثنائي الضوئي، سيغير الصمام الثنائي الضوئي الطاقة الضوئية للشمس إلى طاقة كهربائية ويولد تيارًا كهربائيًا.

عندما يتم توصيل عدد من خلايا الألواح الشمسية على التوالي أو بالتوازي، يمكن تشكيل مجموعة شمسية ذات طاقة خرج كبيرة نسبيًا.

مع التطور السريع لصناعة الخلايا الكهروضوئية، فإن الطلب على البولي سيليكون للألواح الشمسية ينمو بشكل أسرع من تطوير البولي سيليكون أشباه الموصلات. في عام 1994، كان إجمالي إنتاج الألواح الشمسية في العالم 69 ميجاوات فقط، بينما في عام 2004 وصل إلى ما يقرب من 1200 ميجاوات، أي بزيادة 17 مرة خلال 10 سنوات فقط.

ويتوقع الخبراء أن تتفوق صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على الطاقة النووية كأحد أهم مصادر الطاقة الأساسية في النصف الأول من القرن الحادي والعشرين.

تكوين ووظائف الألواح الشمسية:

(1) الزجاج المقسى للألواح الشمسية: تتمثل وظيفة الزجاج المقسى في حماية الجسم الرئيسي لتوليد الطاقة الشمسية (مثل بطارية الطاقة الشمسية)، ويلزم اختيار الزجاج الشفاف:

1. نفاذية الضوء العالية (عموما فوق 91%)؛

2. معالجة بيضاء فائقة الجودة.

(2) EVA لتصنيع الألواح الشمسية: زجاج مقسى ثابت يستخدم للربط والطاقة الشمسية (البطارية الشمسية)، ومزايا مادة EVA الشفافة تؤثر بشكل مباشر على عمر المكونات، المعرضة للهواء في EVA المتقادم باللون الأصفر، وبالتالي تؤثر نفاذية الضوء للمكون، وبالتالي تؤثر على جودة قوة المكون's بالإضافة إلى جودة EVA نفسها، فإن الشركة المصنعة لمكونات الألواح الشمسية ذات تأثير عملية الترقق كبيرة جدًا، مثل درجة لاصقة EVA ليست كذلك ما يصل الى المعيار، EVA والزجاج المقسى، قوة ربط اللوحة الإلكترونية المعززة ليست كافية، مما سيؤدي إلى شيخوخة مبكرة لـ EVA، مما يؤثر على عمر خدمة المكونات.

(3) خلية لوحة الطاقة الشمسية: وتتمثل المهمة الرئيسية في توليد الكهرباء. السوق الرئيسي لتوليد الطاقة هو الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، وكلاهما لهما مزايا وعيوب.

تتميز الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون البلوري بتكلفة منخفضة نسبيًا للمعدات، ولكن استهلاكها مرتفع وتكلفة البطارية، ولكن كفاءة التحويل الكهروضوئية عالية، لذلك فهي أكثر ملاءمة لتوليد الكهرباء في ضوء الشمس الخارجي.

لوحة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، تكلفة المعدات عالية نسبيًا، ولكن الاستهلاك المنخفض وتكلفة البطارية، ولكن كفاءة التحويل الكهروضوئي تزيد عن نصف خلايا السيليكون البلورية، ولكن تأثير الإضاءة المنخفضة جيد جدًا، في الضوء العادي يمكن أيضًا توليد الكهرباء، مثل الخلية الشمسية الموجودة على الآلة الحاسبة.

(4) اللوحة الخلفية للوحة الطاقة الشمسية: الوظيفة، الختم، العزل، مقاومة للماء.

يجب أن تكون TPT وTPE والمواد الأخرى مقاومة للشيخوخة، ومعظم الشركات المصنعة للمكونات مضمونة لمدة 25 عامًا، ولا توجد مشكلة في الزجاج المقسى وسبائك الألومنيوم بشكل عام، والمفتاح هو اللوحة الخلفية وهلام السيليكا يمكنه تلبية المتطلبات.

(5) سبائك الألومنيوم لجدار الطاقة الشمسية: تلعب الصفائح الواقية دورًا معينًا في الختم والدعم.

(6) صندوق توصيل الألواح الشمسية: يحمي نظام توليد الطاقة بالكامل ويلعب دور محطة النقل الحالية. إذا قام صندوق توصيل الدائرة القصيرة للمكون تلقائيًا بفصل سلسلة بطارية الدائرة القصيرة، فإن الشيء الأكثر أهمية في صندوق التوصيل للنظام بأكمله هو اختيار الثنائيات. تختلف الثنائيات المقابلة أيضًا وفقًا لأنواع البطاريات المختلفة الموجودة في المكون.

(7) هلام السيليكا من الألواح الشمسية : وظيفة الختم، يتم استخدامها لإغلاق الوصلات بين المكونات وإطار سبائك الألومنيوم والمكونات وصندوق التوصيل. تستخدم بعض الشركات شريطًا مطاطيًا ورغوة على الوجهين لتحل محل هلام السيليكا. يستخدم هلام السيليكا على نطاق واسع في الصين، مع عملية بسيطة ومريحة وسهولة التشغيل وتكلفة منخفضة.

شروط اختبار جدار الألواح الشمسية

(1) بما أن الطاقة الناتجة من الألواح الشمسية تعتمد على عوامل مثل الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الألواح الشمسية، يتم إجراء قياس الألواح الشمسية في ظل الظروف القياسية (STC)، والتي يتم تعريفها على النحو التالي: الكتلة الجوية AM1.5، شدة الضوء 1000 واط /م2، ودرجة الحرارة 25 درجة مئوية.

(2) في ظل هذه الحالة، يسمى الحد الأقصى لإنتاج الطاقة من الألواح الشمسية طاقة الذروة. في كثير من الحالات، عادةً ما يتم قياس الطاقة القصوى للوحدة بواسطة مقياس الطاقة الشمسية التناظري.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء مخرجات الألواح الشمسية هي كما يلي:

1) تحميل مقاومة الطاقة الشمسية

2) شدة أشعة الشمس  من الطاقة الشمسية

3) درجة الحرارة  من الطاقة الشمسية

4) الظل  من الطاقة الشمسية

يتكون نظام توليد الطاقة الشمسية من الألواح الشمسية، جهاز التحكم بالشحن، العاكس والبطارية.

لا يشتمل نظام التيار المستمر الشمسي على عاكس.

من أجل جعل نظام توليد الطاقة الشمسية يوفر طاقة كافية للحمل، من الضروري اختيار مكونات معقولة وفقًا لقوة الأجهزة الكهربائية.

بأخذ طاقة خرج 100 واط لمدة 6 ساعات يوميًا كمثال، تم تقديم طريقة الحساب التالية من قبل الشركة المصنعة لنظام تخزين الطاقة الشمسية المحترفة، مجموعة جي اس ال :

1. أولاً، يجب حساب استهلاك واط ساعة يوميًا (بما في ذلك فقدان العاكس): إذا كانت كفاءة تحويل العاكس 90%، عندما تكون طاقة الخرج 100 وات، يجب أن تكون طاقة الخرج الفعلية المطلوبة 100 وات/90%. =111 واط؛

إذا تم استخدامها لمدة 5 ساعات يوميًا، فإن استهلاك الطاقة للوح الشمسي هو 111 وات * 5 ساعات = 555 وات ساعة.

2. حساب اللوحة الشمسية: احسب وقت سطوع الشمس اليومي الفعال لمدة 6 ساعات، ثم ضع في الاعتبار كفاءة الشحن والخسارة في عملية الشحن، يجب أن تكون طاقة خرج اللوحة الشمسية 555 وات/6 ساعات/70% = 130 وات.

سبعون بالمائة من هذه الطاقة هي الطاقة الفعلية التي تستخدمها الألواح الشمسية أثناء الشحن.

تطبيق لوحة الطاقة الشمسية 

I. نظام الطاقة الشمسية المنزلي

(1) يتم استخدام إمدادات الطاقة الشمسية الصغيرة والذكية التي تتراوح من 10 إلى 100 واط للعيش العسكري والمدني في المناطق النائية دون إمدادات الطاقة، مثل الهضبة والجزيرة والمنطقة الرعوية والمركز الحدودي وغيرها من إمدادات الطاقة الحية العسكرية والمدنية، مثل الإضاءة والتلفزيون والراديو ومسجلات الكاسيت، وما إلى ذلك؛

(2) نظام توليد الطاقة على الشبكة المحلية على السطح بقدرة 3-5KW؛

(3) مضخة المياه الكهروضوئية: للشرب وري الآبار العميقة في المناطق التي لا يوجد بها كهرباء.

2. جدار الطاقة الشمسية للنقل

مثل أضواء الملاحة، وإشارات المرور/السكك الحديدية، وأضواء التحذير/الإشارات المرورية، ومصابيح الشوارع، وأضواء العوائق على ارتفاعات عالية، وأكشاك الهاتف اللاسلكية للطرق السريعة/السكك الحديدية، وإمدادات الطاقة غير المراقبة على مستوى الطريق، وما إلى ذلك.

3. الألواح الشمسية لمجال الاتصالات

محطة ترحيل الموجات الدقيقة بالطاقة الشمسية غير المراقبة، ومحطة صيانة الكابلات الضوئية، ونظام إمداد الطاقة للبث/الاتصالات/الترحيل؛

نظام الخلايا الكهروضوئية للهاتف الناقل الريفي ، وآلة الاتصالات الصغيرة ، وإمدادات الطاقة الخاصة بالجنود GPS ، وما إلى ذلك.

4. نظام الطاقة الشمسية للمجالات البترولية والبحرية والأرصاد الجوية

نظام الطاقة الشمسية مع الحماية الكاثودية لأنابيب النفط وبوابة الخزان، وعمر منصة التنقيب عن النفط وإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ، ومعدات الكشف عن المحيطات، ومعدات مراقبة الأرصاد الجوية/الهيدرولوجية، وما إلى ذلك.

5. لوحة الطاقة الشمسية لإمدادات الطاقة للمصابيح والفوانيس العائلية

مثل مصباح الحديقة الشمسية، مصباح الشارع، فانوس اليد، مصباح التخييم، مصباح التسلق، مصباح الصيد، الضوء الأسود، مصباح قطع المطاط، المصباح الموفر للطاقة، إلخ.

6. الألواح الشمسية لمحطة الطاقة الكهروضوئية

محطة طاقة كهروضوئية مستقلة بقدرة 10 كيلو وات - 50 ميجاوات، ومحطة طاقة مكملة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية (الديزل)، ومحطة شحن لمختلف محطات وقوف السيارات الكبيرة، وما إلى ذلك.

7. الطاقة الشمسية للبناء

إنه اتجاه تنموي رئيسي للجمع بين توليد الطاقة الشمسية ومواد البناء لجعل المباني الكبيرة مكتفية ذاتيا من الكهرباء في المستقبل.

8. الألواح الشمسية للآخرين

(1) المرافق الداعمة للسيارات: السيارات/المركبات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية، ومعدات شحن البطاريات، ومكيفات هواء السيارات، وأجهزة التهوية، وصناديق المشروبات الباردة، وما إلى ذلك؛

(2) نظام توليد الطاقة المتجددة لإنتاج الهيدروجين الشمسي وخلايا الوقود؛

(3) إمدادات الطاقة لمعدات تحلية مياه البحر؛

(4) الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ومحطة الطاقة الشمسية الفضائية، الخ.