يعتمد توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي على البطاريات لجذب الطاقة الشمسية إلى الكهرباء.قبل تركيب محطات الطاقة الكهروضوئية ،من الضروري أن يكون لديك فهم واضح للبطاريات حتى يمكن اختيار المنتجات الكهروضوئية بشكل أفضل.
حاليًا ،تشتمل الخلايا الشمسية الموجودة في السوق بشكل أساسي على السيليكون أحادي البلورية ،والسيليكون متعدد الكريستالات ،وخلايا السيليكون غير المتبلورة ،وأول خلية شمسية تخرج هي الخلية الشمسية أحادية البلورية من السيليكون. فكيف نميز بشكل صحيح السيليكون أحادي البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات وخلايا السيليكون غير المتبلورة؟
الاختلاف في مظهر الألواح الشمسية
من المظهر ،تكون الزوايا الأربع لبطارية السيليكون أحادي البلورية على شكل قوس ولا يحتوي السطح على أنماط ؛في حين أن الزوايا الأربع لبطارية السيليكون متعدد الكريستالات عبارة عن زوايا مربعة ،والسطح له نمط مشابه للزهور الجليدية ؛السيليكون غير المتبلور البطارية هي ما نقوله عادةً وحدة غشاء رقيق ،فهي ليست مثل خلية السيليكون البلورية التي يمكنها رؤية خطوط الشبكة ،والسطح واضح وسلس مثل المرآة
الفرق بين استخدام الألواح الشمسية أعلاه
بالنسبة للمستخدمين ،لا يوجد فرق كبير بين خلايا السيليكون أحادية البلورية وخلايا السيليكون متعددة الكريستالات ،كما أن حياتها واستقرارها جيد جدًا. على الرغم من أن متوسط كفاءة التحويل لخلايا السليكون أحادي البلورية أعلى بحوالي 1 بالمائة من السليكون متعدد الكريستالات ،نظرًا لأن خلايا السليكون أحادي البلورية لا يمكن تصنيعها إلا في شكل شبه مربع (جميع الجوانب الأربعة على شكل قوس) ،سيكون هناك جزء من المساحة غير ممتلئة ،البولي سيليكون مربع ،لذلك لا توجد مشكلة من هذا القبيل ،ومزاياها وعيوبها كما يلي:
وحدات السيليكون البلورية: قوة وحدة شمسية واحدة عالية نسبيًا. تحت نفس مساحة الأرضية ،تكون السعة المركبة أعلى من وحدات الأغشية الرقيقة. ومع ذلك ،فإن الوحدات الشمسية سميكة وهشة ،وذات أداء ضعيف في درجات الحرارة العالية ،وأداء ضعيف في الإضاءة المنخفضة ،ومعدل توهين سنوي مرتفع.
وحدات الأغشية الرقيقة: قوة وحدة واحدة منخفضة نسبيًا. لكن أداء توليد الطاقة مرتفع ،وأداء درجات الحرارة العالية جيد ،وأداء الإضاءة المنخفضة جيد ،وفقدان طاقة حجب الظل صغير ،ومعدل التوهين السنوي منخفض. بيئة التطبيق واسعة وجميلة وصديقة للبيئة.
عملية تصنيع الألواح الشمسية
الطاقة المستهلكة في عملية تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد الكريستالات أقل بحوالي 30٪من تلك الموجودة في الخلايا الشمسية أحادية السليكون.لذلك ،تمثل الخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد البلورات حصة كبيرة من إجمالي إنتاج الخلايا الشمسية العالمية ،وتكلفة التصنيع أقل من الخلايا السليكونية أحادية البلورية ،لذلك فإن استخدام الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات سيكون أكثر توفيرًا للطاقة وصديقًا للبيئة!
بشكل عام ،ستكون مساحة استخدام البلورة المفردة مرتفعة نسبيًا ،وسيكون معدل استخدام مساحة البلورة المفردة أفضل ؛نسبة سوق الكريستالات عالية نسبيًا ،والتطبيق واسع نسبيًا ،وهناك ميزة معينة في السعر.
لذلك ،عندما نختار الوحدات الكهروضوئية ،يجب أن نختار منتجات أكثر نضجًا للوحدات الكهروضوئية السليكونية البلورية وفقًا للوضع الفعلي.إذا كان الأمر معقدًا للغاية ،نحتاج فقط إلى تذكر أنه بالنسبة للأنظمة الكهروضوئية من نفس الطاقة ،فإن توليد الطاقة هو نفس.
بالطبع ،عند اختيار وحدة كهروضوئية ،يجب أن تبحث عن العلامة التجارية ،والتي لا تقلل بشكل فعال من انعكاس الطاقة الشمسية فحسب ،بل تحسن أيضًا معدل التحويل الكهروضوئي للبطارية إلى مستوى أعلى.
لذلك ،دعونا نتعلم كيفية التمييز بين السيليكون متعدد الكريستالات والسيليكون أحادي البلورية ،وأيهما أفضل.
أيهما أفضل ،البولي سيليكون أم السيليكون البلوري الأحادي. يتمثل الاختلاف بين السيليكون أحادي البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات في أنه عندما يتم ترسيخ عنصر السيليكون المنصهر ،يتم ترتيب ذرات السيليكون في شبكة ماسية في العديد من النوى البلورية.إذا نمت هذه النوى البلورية إلى حبيبات بلورية بنفس اتجاه المستوى البلوري ،يتم تكوين السيليكون البلوري الأحادي . إذا نمت هذه النوى البلورية إلى حبيبات بلورية ذات اتجاهات مستوية بلورية مختلفة ،يتم تشكيل البولي سيليكون. يتجلى الفرق بين السيليكون متعدد الكريستالات والسيليكون أحادي البلورية بشكل أساسي في الخصائص الفيزيائية. على سبيل المثال ،من حيث الخصائص الميكانيكية والخواص الكهربائية ،يكون السيليكون متعدد الكريستالات أدنى من السيليكون البلوري الأحادي. يمكن استخدام البولي سيليكون كمادة خام لرسم السيليكون أحادي البلورة. يمكن اعتبار السليكون أحادي البلورية أنقى مادة في العالم ،حيث تتطلب أجهزة أشباه الموصلات العامة السيليكون بدرجة نقاء تزيد عن ستة أو تسعة. متطلبات الدوائر المتكاملة واسعة النطاق أعلى ،ويجب أن يصل نقاء السيليكون إلى تسع تسعات.
فكيفنميز بشكل صحيح السيليكون أحادي البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات وخلايا السيليكون غير المتبلورة؟ من المظهر ، تكون الزوايا الأربع لبطارية السيليكون أحادية البلورية على شكل قوس ولا يحتوي السطح على أنماط ؛ في حين أن الزوايا الأربع لبطارية السيليكون متعدد الكريستالات عبارة عن زوايا مربعة بنمط مشابه للزهور الجليدية على السطح ؛ بطارية السيليكون غير المتبلورة هو ما نقوم به عادة ، فالوحدة ذات الأغشية الرقيقة ليست مثل خلية السيليكون البلورية حيث يمكن رؤية خطوط الشبكة ، والسطح نقي وناعم مثل المرآة. الطاقة المستهلكة في عملية تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد الكريستالات أقل بحوالي 30٪ من تلك الموجودة في الخلايا الشمسية أحادية السليكون.لذلك ، تمثل الخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد البلورات حصة كبيرة من إجمالي إنتاج الخلايا الشمسية العالمية ، وتكلفة التصنيع أقل من الخلايا السليكونية أحادية البلورية ، لذلك فإن استخدام الخلايا الشمسية متعددة الكريستالات سيكون أكثر توفيرًا للطاقة وصديقًا للبيئة! بالطبع ، عند اختيار وحدة كهروضوئية ، يجب أن تبحث عن
العلامةالتجارية ، والتي لا تقلل بشكل فعال من انعكاس الطاقة الشمسية فحسب ، بل تحسن أيضًا معدل التحويل الكهروضوئي للبطارية إلى مستوى أعلى.
لم يتم تطبيق الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة والخلايا الشمسية من النوع الجديد بسبب معدل التحويل المنخفض ،والاستقرار الضعيف ،وتكلفة التصنيع المرتفعة مقارنة بخلايا السيليكون البلورية.لم تنضج تقنية إنتاج الطاقة الشمسية ذات الأغشية الرقيقة بعد ،وهي من النوع الجديد لا تزال الخلايا الشمسية في مرحلة البحث والتطوير في المختبر. تستخدم تقنية القطع التقليدية بشكل أساسي أسلاك الفولاذ السبائكي لدفع مادة جلخ كربيد السيليكون لقطع ذهابًا وإيابًا. في السنوات الأخيرة ،تطورت تقنية الأسلاك الماسية بدلاً من أسلاك الفولاذ السبائكية بسرعة في تقنية القطع للسيليكون البلوري الأحادي.سرعة قطع سلك الماس سريع ،واستهلاك الطاقة منخفض ،وفقدان مادة السيليكون يتم تقليله بشكل كبير . تُستخدم هذه التكنولوجيا في تحضير السيليكون أحادي البلورة. لقد تطورت الصين بشكل ناضج للغاية وتتجه نحو الإنتاج الضخم ،مما أدى إلى خفض تكلفة عملية إنتاج السيليكون أحادي البلورية بالكامل. ومع ذلك ،لم يتم تطبيق هذه العملية بعد في السيليكون متعدد الكريستالات .
ينمو السيليكون البلوري الأحادي على شكل قضيب في الجسم. عندما يتم ترسيخ عنصر السيليكون المنصهر ،يتم ترتيب ذرات السيليكون في شبكة ماسية في العديد من النوى البلورية.إذا نمت هذه النوى البلورية إلى حبيبات بلورية بنفس اتجاه المستوى البلوري ،فإن هذه الحبيبات البلورية سوف تتحد بالتوازي لتتبلور في سيليكون بلوري واحد. قضبان السيليكون أحادية البلورية هي المادة الخام لإنتاج رقائق السيليكون أحادي البلورية. مع الزيادة السريعة في الطلب على رقائق السيليكون أحادي البلورية في الأسواق المحلية والدولية ،يظهر طلب السوق على قضبان السيليكون أحادي البلورية أيضًا اتجاهًا سريعًا للنمو.
تستخدمالألواح الشمسية أحادية البلورية السيليكون أحادي البلورية بنقاوة 999 ٪ كمواد خام. في عملية الإنتاج الضخم ، يتم أيضًا استخدام الرأس والذيل ومواد السيليكون أحادي البلورية المعيبة من معالجة أجهزة أشباه الموصلات ، ويتم إعادتها إلى الفرن و إعادة سحبها لجعلها خاصة للخلايا الشمسية. يتم بعد ذلك تقطيع قضبان السيليكون أحادي البلورية إلى رقائق سيليكون بسماكة ملليمترات ، ومن ثم معالجتها في رقائق سيليكون خام للبطارية من خلال عمليات مثل التشكيل والتلميع والتنظيف. بعد ذلك ، يتم تنفيذ المنشطات والانتشار على رقاقة السيليكون ، وعادة ما يتم تعاطي المنشطات
بالعناصرالنزرة مثل البورون والفوسفور والأنتيمون. يتم إجراء الانتشار في فرن نشر عالي الحرارة مصنوع من أنابيب الكوارتز ، وبالتالي تشكيل تقاطع "PN" مع وظيفة التحويل الكهروضوئي على رقاقة السيليكون.
تعد طريقة Czochralski حاليًاأكثر تقنيات تحضير السيليكون أحادية البلور استخدامًا على نطاق واسع في منطقة كبيرة في الصين. وتُعرف أيضًاباسم طريقة Cheklaussky. وهي طريقةنمو بلوري أنشأها Chersky في عام1917. وقد أصبحت الآن طريقة للتحضير بلورة أحادية السيليكون الطريقة الرئيسية. تُعرف طريقةتحضير بلورة واحدة عن طريق سحب بلورة البذور الدوارة من الذوبان في البوتقة أيضًا باسم طريقة Czochralski. في الوقتالحاضر ، تستخدم معظم الشركات المصنعة المحلية لرقائق السيليكون أحادية البلورية الخلايا الشمسية هذه التكنولوجيا.
مقارنةً بالوحدات الكهروضوئية للسيليكون أحادي البلورية والسيليكون متعدد الكريستالات ،ما هو الاتجاه المستقبلي؟
مع التطور المستمر لسوق الخلايا الكهروضوئية ،ستحتل البطاريات عالية الكفاءة تدريجياً مكانة مهيمنة في السوق. وفقًا لتوقعات جمعية الصناعة الكهروضوئية الصينية ،ستزداد الحصة السوقية لخلايا السيليكون أحادية البلورة تدريجياً في السنوات القليلة المقبلة. في عام 2018 ، تجاوزت الحصة السوقية لرقائق السيليكون أحادية البلورية 40٪وأكثر من النصف في عام 2019. من بينها ،سيزداد أيضًا حجم السوق لرقائق السيليكون أحادية البلورية من النوع N ،وسيتم تحسينها عامًا بعد عام. نظرًا لأن المنتجات المكونة من الكريستالات لها تدفق عملية أبسط واستهلاك أقل للطاقة من منتجات الكريستال الأحادي ،وتصنيع المواد البسيط نسبيًا وعمليات الإنتاج الأكثر نضجًا ،فلا يزال لديهم ميزة التكلفة بالنسبة للمنتجات البلورية المفردة. على الرغم من أن النسبة الحالية من السيليكون أحادي البلورية تتزايد تدريجياً ،إلا أنه لا يزال هناك طلب معين على الخلايا والوحدات متعددة البلورات في الأسواق الخارجية. لذلك ،ستظل الوحدات متعددة البلورات لها مساحة معينة في السوق ،وسوق السيليكون أحادي البلورية محدود. تعد كفاءة تحويل وحدات بطارية السيليكون أحادية البلورية أعلى بشكل عام من تلك الخاصة بالسيليكون متعدد الكريستالات. من الوضع العام لتطور الصناعة الكهروضوئية في السنوات الأخيرة ،مع تقدم تقنية سحب البلورات أحادية البلورية وتصنيع تكنولوجيا تقطيع الأسلاك الماسية ،زادت تكلفة رقائق السيليكون أحادي البلورية بشكل كبير ،وأدى الانخفاض إلى زيادة سريعة في الحصة السوقية لوحدات بطاريات السيليكون أحادية البلورية.
