ما هي المواد المختلفة للألواح الشمسية

عندما يتعلق الأمر بالألواح الشمسية، الجميع على دراية بها. ولكن إذا كنت تريد التمييز بين مواد الألواح الشمسية، فإن أولئك الذين ليسوا على دراية بالصناعة الكهروضوئية قد لا يجهلون بالضرورة، حيث لا تزال هناك اختلافات كبيرة بين المواد المختلفة. فيما يلي تعميم علمي لمساعدة الجميع على فهم المواد والاختلافات بين الألواح الشمسية بسرعة أكبر.

قبل مناقشة الاختلافات، اسمحوا لي أولاً أن أشرح شكل السيليكون كمادة خام. يحتوي السيليكون على نوعين من المتآصلات: متبلور وغير متبلور. وينقسم السيليكون البلوري أيضًا إلى السيليكون أحادي البلورات والسيليكون متعدد البلورات. يعتمد الفرق بين السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات بشكل أساسي على البنية المشكلة. عندما يتصلب عنصر السيليكون المنصهر، تترتب ذرات السيليكون على شكل شبكة ماسية، لتشكل العديد من النوى البلورية. إذا نمت هذه النوى البلورية إلى حبيبات لها نفس اتجاه المستوى البلوري (أي أن كل حبة لها مستوى بلوري موحد، وهذه الحبيبات متوازية ومجمعة)، يتم تشكيل السيليكون أحادي البلورة. وإذا نمت هذه النوى البلورية إلى حبيبات ذات اتجاهات بلورية مختلفة، يتكون السيليكون متعدد البلورات، الذي يحتوي على الكثير من الشوائب والعيوب الهيكلية.

لذلك، في الأساس، السيليكون أحادي البلورة والسيليكون متعدد البلورات هما في الأساس نفس المادة، وكلاهما يحتوي على شبكة ماسية وبلورات صلبة وهشة وبريق معدني، ويمكنهما توصيل الكهرباء، لكن موصليتهما أقل من تلك الخاصة بالمعادن وتزداد مع درجة الحرارة. لديهم خصائص أشباه الموصلات وهي مواد أشباه الموصلات. ومع ذلك، بسبب الاختلافات في التركيب البلوري ومحتوى الشوائب، يختلف نسيج البلورة. ويختلف أيضًا معامل انكسار الضوء والتوصيل الحالي نتيجة لذلك. دعونا نلقي نظرة على الميزات المحددة أدناه.

يتم تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية من رقائق السيليكون أحادية البلورية. في مواد السيليكون أحادية البلورة، يتم ترتيب ذرات السيليكون بطريقة دورية منظمة في الفضاء، مما يظهر ترتيبًا طويل المدى. هذا الانتظام مفيد لتحسين كفاءة تحويل الخلايا الشمسية. حاليًا، تبلغ كفاءة التحويل للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة 14% -17%، والتي يمكن أن تصل إلى 24%. إن عملية الإنتاج ناضجة، والمنتجات في الغالب مستديرة ومستطيلة اللون وسوداء اللون، مع عدم وجود أنماط على السطح. يتم استخدامها على نطاق واسع في منتجات الطيران والتكنولوجيا الفائقة. ومع ذلك، فإن عملية تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية معقدة، وتستغرق وقتًا طويلاً، وتتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة، وتتكبد تكاليف عالية.

الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات مصنوعة من مواد السيليكون متعدد البلورات، وهي عبارة عن مجموعات من العديد من الجزيئات البلورية المفردة. يختلف حجم واتجاه البلورة لكل جسيم بلوري عن بعضها البعض. ولذلك فإن هناك عيوب وشوائب في التركيب البلوري، مما يؤدي إلى كفاءة تحويل الطاقة الشمسية بحوالي 13% إلى 15%، والتي يمكن أن تصل إلى 20%. تكون المنتجات في الغالب عبارة عن مستطيلات قائمة الزاوية، زرقاء اللون، ولها أنماط تشبه زهرة الجليد على السطح عند الفحص الدقيق. تتمتع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات بعمليات إنتاج أقل، وأوقات إنتاج أقصر، وتكاليف تصنيع أقل نسبيًا مقارنة بمنتجات السيليكون أحادي البلورات، لذلك تتمتع أيضًا بمكانة مهمة في السوق.

خلايا شمسية من السيليكون غير المتبلورة، وخلايا شمسية من السيليكون البلورية، هذا كل شيء. هل لديكم خلايا شمسية لا تحتاج إلى بلورات السيليكون؟ يسمى هذا النوع من الخلايا الشمسية بالخلايا الشمسية السيليكونية غير المتبلورة. يتم تصنيع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور باستخدام طبقة رقيقة جدًا من السيليكون غير المتبلور (يبلغ سمكها حوالي 1 مم)، والتي تستهلك القليل جدًا من مادة السيليكون. يمكن ترسيب الأغشية الرقيقة لأشباه الموصلات السيليكونية مباشرة على ألواح زجاجية كبيرة. إن العملية والمعدات اللازمة لإعداد السيليكون غير المتبلور بسيطة، مع وقت تصنيع قصير واستهلاك منخفض للطاقة، مما يجعلها مناسبة للإنتاج الضخم. ومع ذلك، في المقابل، تبلغ كفاءة التحويل للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور 5% فقط -8%، وتصل إلى 13%، مع استقرار ضعيف قليلاً وعيوب واضحة.