ما هو تصنيع الألواح الشمسية؟
يعد تصنيع الألواح الشمسية عملية تكنولوجية معقدة تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
يحدث هذا التحول من خلال التأثير الضوئي ، الذي اكتشفه ألكساندر إدمون بيكايل ، الذي اكتشفه في عام 1839
يمكّن الخلايا الشمسية من توليد التيار الكهربائي عند تعرضها للضوء.
ال عملية تصنيع الألواح الشمسية يتضمن عدة مراحل حاسمة ، من السيليكون الخام
الاستخراج إلى التثبيت النهائي للوحدات النمطية الكهروضوئية على أسطح المنازل أو في محطات الطاقة الشمسية.
السبع الخطوات الأساسية للإنتاج الشمسي
1. استخراج السيليكون وتنقية
الأول خطوة في الإنتاج الشمسي يبدأ باستخراج السيليكون من رمال الكوارتز (Sio₂).
يمثل السيليكون حوالي 90 ٪ من الخلايا الكهروضوئية الحالية.
عملية التطهير:
- تقليل الكوارتز في أفران القوس الكهربائي في 3632°و (2000°ج)
- إنتاج السيليكون المعدني (نقاء 98 ٪)
- التنقية الكيميائية عبر عملية Siemens لتحقيق نقاء 99.9999 ٪
- إنتاج السيليكون من الدرجة الشمسية
تستهلك هذه المرحلة كميات هائلة من الطاقة ، والتي تمثل حوالي 45 ٪ من إجمالي بصمة الكربون في اللوحة الشمسية.
2. إنشاء سبائك السيليكون البلوري
بمجرد تنقيته ، يتم ذوبان السيليكون وتبلوره لتشكيل سبائك أسطواني (أحادي البلورة) أو كتل مربعة
(متعدد البلورات).
طريقتان رئيسيتان:
- طريقة Czochralski: ينتج السيليكون أحادي البلورة بكفاءة فائقة (20-22 ٪)
- طريقة الصب: يصنع السيليكون متعدد البلورات ، أقل تكلفة ولكن مع كفاءة أقل
(15-17 ٪)
3. رقاقة التقطيع
ثم يتم شرائح البشرة إلى أقراص رقيقة تسمى رقائق باستخدام مناشير سلك الماس. هذا
خطوة التصنيع الحرجة يحدد السمك النهائي للخلايا الكهروضوئية.
خصائص البسكويت:
- سمك: من 180 إلى 200 ميكرومتر
- فقدان المواد: حوالي 50 ٪ أثناء القطع
- سطح مصقول ومحكم لتحسين امتصاص الضوء
4. تشكيل الخلايا الشمسية
هذه المرحلة تحول رقائق إلى خلايا وظيفية قادرة على إنتاج الكهرباء.
عملية المنشطات:
- P-type تعاطي المنشطات: إضافة بورون لإنشاء رسوم إيجابية
- نشر المنشطات: دمج الفسفور للتهم السلبية
- تشكيل تقاطع PN ، قلب التأثير الضوئي
إضافة جهات الاتصال الكهربائية:
- طباعة الشاشة من المعاجين الموصلة (الفضة ، الألومنيوم)
- إطلاق درجات الحرارة العالية لتندمج الاتصالات
- الاختبار الكهربائي لكل خلية
5. مجموعة الوحدة الشمسية
يتم تجميع الخلايا الفردية لتشكيل ألواح شمسية كاملة.
هيكل الوحدة:
- الزجاج المضاد للانعكاس (الوجه الأمامي)
- إيفا (إيثيلين فينيل أسيتات) مغلف
- الخلايا الكهروضوئية المترابطة
- ورقة خلفية واقية (الوجه الخلفي)
- إطار الألومنيوم للصلابة
مؤخرًا الابتكارات في لوحة
تصنيع تشمل تقنيات Topcon و heterojunction ، وتمكين الكفاءة التي تتجاوز 23 ٪.
6. اختبار الجودة وشهادة
تخضع كل لوحة شمسية اختبار صارم لضمان الأداء والمتانة:
- اختبار الطاقة في ظل ظروف الاختبار القياسية (STC)
- اختبار العزل الكهربائي
- اختبار مقاومة الطقس
- شهادة دولية (IEC 61215 ، IEC 61730)
7. التثبيت والتكليف
تتضمن الخطوة الأخيرة تثبيت لوحات في موقع وجهتها:
التثبيت السكني:
- دراسة الجدوى باستخدام أدوات مثلPVGIS24
- تصاعد السقف أو الأرض
- الاتصال الكهربائي والتكليف
التثبيت التجاري:
- محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق
- تكامل الشبكة
- أنظمة المراقبة المتقدمة
التقنيات الناشئة في الإنتاج الشمسي
خلايا Perovskite
خلايا Perovskite تمثل مستقبل الإنتاج الضوئي مع النظرية
الكفاءة التي تتجاوز 40 ٪ في تكوينات ترادفية.
الخلايا ثنائية الفرنسي
تلتقط هذه الخلايا الضوء على كلا الجانبين ، مما يزيد من إنتاج الطاقة بنسبة 10 إلى 30 ٪ اعتمادًا على البيئة.
إنتاج الفيلم الرقيق
بديل للسيليكون البلوري ، تستخدم هذه التكنولوجيا مادة أشباه الموصلات أقل مع الحفاظ على الخير
كفاءة.
التأثير البيئي والاستدامة
يشتمل الإنتاج الشمسي الحديث على المخاوف البيئية المتزايدة. ال التأثير البيئي للطاقة الشمسية
طاقة يستمر في الانخفاض بفضل التحسينات التكنولوجية.
وقت استرداد الطاقة: تقوم لوحة الطاقة الشمسية بتسديد الطاقة المستخدمة في تصنيعها في غضون 1 إلى 4
سنوات ، لعمر 25 إلى 30 سنة.
إعادة تدوير لوحة الطاقة الشمسية
الحلول أصبحت أيضًا حاسمة ، حيث تتيح برامج إعادة التدوير استرداد 95 ٪ من المواد.
تحسين مشروع الطاقة الشمسية الخاصة بك
لحجم التثبيت الخاص بك بشكل صحيح ، استخدم PVGIS حاسبة شمسية الذي يأخذ في الاعتبار:
- التشعيع الشمسي في منطقتك
- الاتجاه الأمثل والإمالة
- التظليل والعقبات المحتملة
- إنتاج الطاقة المتوقع
ال PVGIS محاكاة مالية يساعدك أيضًا
تقييم ربحية استثمارك الكهروضوئي.
مستقبل الإنتاج الشمسي
خطوات التصنيع الكهروضوئية استمر في التطور مع:
- زيادة الأتمتة لخطوط الإنتاج
- تقليل تكاليف التصنيع
- تحسين غلة الطاقة
- دمج الذكاء الاصطناعي من أجل التحسين
مقارنة الإنتاج المختلفة
طُرق يوضح أن السيليكون البلوري لا يزال مهيمنًا ، لكن التقنيات البديلة تكتسب
أرضي.
الأسئلة الشائعة - أسئلة طالب في كثير من الأحيان حول الإنتاج الشمسي
كم من الوقت يستغرق لتصنيع لوحة شمسية؟
يستغرق تصنيع الألواح الشمسية الكاملة ، من استخراج السيليكون إلى المنتج النهائي ، حوالي 2 إلى 4 أسابيع.
ومع ذلك ، إذا تم تضمين تنقية السيليكون ، يمكن أن تمتد العملية على مدى عدة أشهر.
ما الفرق بين الخلايا أحادية البلورة والخلايا متعددة البلورات؟
توفر الخلايا أحادية البلورة كفاءة فائقة (20-22 ٪) وأداء أفضل للضوء المنخفض ولكنها أكثر تكلفة.
الخلايا متعددة البلورات أقل تكلفة مع كفاءة 15-17 ٪ ولكنها تتطلب مساحة أكبر لنفس الإنتاج.
ما مقدار الطاقة اللازمة لإنتاج لوحة شمسية؟
يتطلب تصنيع لوحة شمسية 300W حوالي 200-400 كيلو واط ساعة من الطاقة ، وذلك أساسًا لتنقية السيليكون.
يتم تعويض هذه الطاقة في غضون 1-4 سنوات من الاستخدام اعتمادًا على منطقة التثبيت.
هل الألواح الشمسية قابلة لإعادة التدوير؟
نعم ، الألواح الشمسية قابلة لإعادة التدوير 95 ٪. يمكن استرداد الزجاج والألومنيوم والسيليكون وإعادة استخدامه. إعادة التدوير
تتطور المرافق في جميع أنحاء العالم لمعالجة الجيل الأول من اللوحات التي تصل إلى نهاية العمر.
ما هو عمر لوحة الطاقة الشمسية؟
يبلغ عمر اللوحة الشمسية من 25 إلى 30 عامًا مع ضمانات الأداء عادة ما تضمن 80 ٪ من الأولي
السلطة بعد 25 سنة. يمكن أن تستمر بعض اللوحات في العمل بعد 30 عامًا مع التدهور التدريجي.
كيف يتم التحكم في الجودة أثناء الإنتاج؟
تتضمن كل مرحلة إنتاج عناصر التحكم في الجودة: الاختبار الكهربائي للخلايا ، والتفتيش البصري ، والميكانيكية
اختبارات المقاومة ، وشهادة المختبر المستقلة ، واختبار الأداء في ظل الظروف القياسية.
ما هي الدول التي تهيمن على الإنتاج الشمسي العالمي؟
تمثل الصين حوالي 70 ٪ من إنتاج اللوحة الشمسية العالمية ، تليها ماليزيا وفيتنام وألمانيا.
تقوم أوروبا والولايات المتحدة أيضًا بتطوير قدرتها الإنتاجية للحد من الاعتماد.
هل يمكن تحسين كفاءة اللوحات الموجودة؟
بمجرد تصنيعها ، لا يمكن تحسين كفاءة اللوحة. ومع ذلك ، تحسين التثبيت (الاتجاه ، الميل ،
أنظمة التبريد) يمكن أن تزيد من الإنتاج. الأجيال الجديدة تحقق الآن أكثر من 23 ٪ من الكفاءة.
لتعميق معرفتك الضوئية وتحسين مشروع الطاقة الشمسية الخاصة بك ، استشرنا مكتمل PVGIS مرشد واكتشف لدينا مفصل
الوثائق مخصصة للمشتركين المتميز.