الخلايا الشمسية النصف مقطوعة والتطور في الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية النصف مقطوعة والتطور في الخلايا الشمسية تشير الخلايا نصف المقطوعة إلى الخلايا الشمسية الكهروضوئية (PV) التي تنقسم إلى قسمين أصغر مترابطين. يتضمن هذا التصميم قطع خلية شمسية قياسية إلى نصفين ، عادةً على طول مركز الخلية. يعمل كل نصف كخلية فردية ، لكنهم متصلون في سلسلة لتشكيل وحدة واحدة. يوفر استخدام الخلايا نصف المقطوعة العديد من المزايا:

 1. خسائر مقاومة مخفضة: تتمتع الخلايا نصف المقطوعة بمقاومة أقل مقارنة بالخلايا القياسية ، حيث ينقسم التيار بين قسمين أصغر. هذا يؤدي إلى تقليل الخسائر المقاومة وزيادة الكفاءة الكلية للوحدة. تقليل الخسائر على مستوى الوحدة النمطية يساعد الخلايا نصف المقطوعة في تقليل الخسائر المقاومة ، حيث يتم توزيع التيار عبر خليتين أصغر حجمًا. يؤدي هذا إلى تحسين حصاد الطاقة ، خاصة في الظروف التي يكون فيها التظليل أو عدم تطابق الوحدة.

 2. تحسين تحمل الظل: عندما تكون الوحدة الشمسية مظللة جزئيًا ، مثل الأوراق أو الحطام ، فإن الجزء المظلل يواجه انخفاضًا كبيرًا في الإنتاج. مع الخلايا نصف المقطوعة ، تتأثر الأجزاء المظللة فقط ، بينما تستمر الخلايا غير المظللة في إنتاج الطاقة. يعمل هذا على تحسين تحمل الظل وإنتاج الطاقة الكلي للوحدة.

 3. معامل درجة حرارة أقل: تتمتع الخلايا نصف المقطوعة بمعامل درجة حرارة أقل ، مما يعني أن أدائها يتأثر بدرجة أقل بدرجات الحرارة المرتفعة. ويرجع ذلك إلى انخفاض حجم الخلية وتحسين تبديد الحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض أقل في الإنتاج مع ارتفاع درجات الحرارة. لذلك تحسين الأداء في درجات الحرارة المرتفعة حيث يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المرتفعة سلبًا على كفاءة الألواح الشمسية. يمكن للخلايا نصف المقطوعة تخفيف هذا التأثير عن طريق تقليل الكثافة الحالية لكل خلية، مما يؤدي إلى درجات حرارة تشغيل أقل وأداء أفضل.

 4. موثوقية مُحسَّنة: يعمل التوصيل البيني للخلايا نصف المقطوعة على تقليل الضغط الميكانيكي على الخلايا الفردية ، مما يجعل الوحدة أكثر مقاومة للتشققات الدقيقة والتدهور الناجم عن احتمال حدوث تدهور (PID). تعمل الخلايا الأصغر أيضًا على تخفيف تأثير العيوب على مستوى الوحدة النمطية ، مثل النقاط الفعالة ، والتي يمكن أن تحدث في الخلايا الأكبر حجمًا. فنظرًا لانخفاض المستويات الحالية ، تعاني الخلايا نصف المقطوعة من إجهاد أقل وتميل إلى تعزيز الموثوقية وطول العمر مقارنة بالخلايا كاملة الحجم.

 5. تحمل أعلى لتلف الوحدة: إذا كان جزء من الوحدة مظللًا أو تالفًا ، فإن الخلايا نصف المقطوعة المقابلة فقط تتأثر ، بينما يستمر النصف الآخر في توليد الطاقة. تجعل هذه الميزة الخلايا نصف المقطوعة أكثر تسامحًا مع التظليل الجزئي أو حالات الفشل على مستوى الوحدة النمطية.

 6. إمكانية إنتاج طاقة أعلى: مع انخفاض خسائر المقاومة وتحسين أداء درجة الحرارة ، يمكن للخلايا نصف المقطوعة تحقيق إنتاج طاقة أعلى قليلاً مقارنة بالخلايا القياسية بالحجم الكامل. هذه الميزة مهمة بشكل خاص للتركيبات الأكبر. 

 شهد تطور تكنولوجيا الطاقة الشمسية تطورات مختلفة تتجاوز الخلايا نصف المقطوعة. تشمل بعض الاتجاهات والابتكارات البارزة ما يلي

 1. زيادة الكفاءة: يسعى الباحثون والمصنعون باستمرار لتحسين كفاءة الخلايا الشمسية لتعظيم إنتاج الطاقة. يتضمن ذلك تطوير مواد جديدة ، وهياكل خلوية ، وعمليات تصنيع. أظهرت خلايا البيروفسكايت الشمسية ، على سبيل المثال ، وعدًا كبيرًا في تحقيق كفاءات عالية ويتم بحثها بنشاط.

 2. وحدات الطاقة الشمسية ثنائية الوجه: يمكن للوحدات ثنائية الوجه التقاط ضوء الشمس من كلا الجانبين ، مما يزيد من إنتاجية الطاقة الإجمالية. تستخدم هذه الوحدات أغطية خلفية شفافة أو زجاج ، مما يسمح لأشعة الشمس بالمرور وامتصاص الجانب الخلفي للخلايا. الوحدات ثنائية الوجه فعالة بشكل خاص في بيئات معينة ، مثل الأسطح الثلجية أو شديدة الانعكاس.

 3. الخلايا الشمسية الترادفية: تجمع الخلايا الشمسية الترادفية طبقات متعددة من أشباه موصلات مختلفة ذات فجوات نطاق متفاوتة لالتقاط نطاق أوسع من الطيف الشمسي. وهذا يتيح تحويل أكثر كفاءة لضوء الشمس إلى كهرباء. غالبًا ما تتكون الخلايا الترادفية من خلية سيليكون تقليدية مقترنة بمواد عالية الأداء مثل البيروفسكايت أو زرنيخيد الغاليوم.

 4. أنظمة التتبع الشمسي: أجهزة تعقب الطاقة الشمسية هي آليات توجه الألواح الشمسية لتتبع حركة الشمس على مدار اليوم. من خلال تحسين زاوية الألواح بالنسبة للشمس ، يمكن لأجهزة التعقب بالطاقة الشمسية أن تزيد بشكل كبير من إنتاج الطاقة مقارنة بأنظمة الإمالة الثابتة.

 5. الألواح الشمسية المرنة وخفيفة الوزن: يتم تطوير الألواح الشمسية المرنة ، التي يشار إليها أحيانًا باسم الأفلام الشمسية أو المنسوجات الشمسية ، للتطبيقات التي تكون فيها الألواح الصلبة التقليدية غير عملية أو غير مرغوب فيها من الناحية الجمالية. يمكن دمج هذه الألواح خفيفة الوزن والقابلة للانحناء في أسطح مختلفة ، مثل الهياكل المنحنية أو الأجهزة المحمولة.

 6. تكامل تخزين الطاقة: حظي تكامل الطاقة الشمسية مع أنظمة تخزين الطاقة ، مثل البطاريات ، باهتمام كبير. وهذا يسمح باستخدام أفضل للطاقة الشمسية من خلال تخزين الكهرباء الزائدة المتولدة خلال النهار لاستخدامها أثناء الليل أو فترات انخفاض ضوء الشمس. أدى التقدم في تقنيات البطاريات ، مثل بطاريات الليثيوم أيون ، إلى زيادة تسهيل هذا التكامل.

 هذه مجرد أمثلة قليلة على التطورات الجارية في تكنولوجيا الطاقة الشمسية. مع استمرار تزايد الطلب على الطاقة النظيفة والمتجددة ، يعمل الباحثون والمتخصصون في الصناعة بنشاط لتحسين كفاءة أنظمة الطاقة الشمسية وموثوقيتها والقدرة على تحمل تكاليفها.