كتاب كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية هو من الكتب المهمة في مجال صناعة الألواح الشمسية حيث يعتبر هو المرجع العربي الأول لصناعة الألواح الشمسية.

و يسهم كتاب كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية في توضيح فكرة عمل الألواح وأنواعها المختلفة التي تكون الواح الطاقة الشمسية

كتاب تصنيع و اختيار الخلايا الشمسية

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية هو من الكتب المهمة في مجال صناعة الألواح الشمسية حيث يعتبر هو المرجع العربي الأول لصناعة الألواح الشمسية.

إضغط هنا للتحميل

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية ؟

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية من الكادميوم تيلورايد . وتسمى أيضًا الخلايا الكهروضوئية للكادميوم تيلورايد أو غشاء رقيق من الكادميوم تيلورايد ، وهو جهاز ضوئي ينتج الكهرباء من الضوء باستخدام غشاء رقيق من تيلورايد الكادميوم (CdTe).[spacer height=”20px”] تختلف الخلايا الشمسية CdTe عن التقنيات الكهروضوئية للسيليكون البلورية في أنها تستخدم كمية أصغر من أشباه الموصلات – غشاء رقيق – لتحويل الطاقة الضوئية الممتصة إلى إلكترونات.[spacer height=”20px”] على الرغم من أن الخلايا الشمسية CdTe أقل كفاءة من أجهزة السيليكون البلورية . إلا أنها يمكن أن تكون أرخص في الإنتاج من انواع الخلايا الشمسية المنتشرة ، ولديها القدرة على تجاوز السيليكون من حيث التكلفة لكل كيلووات من السعة المركبة.[spacer height=”20px”]

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية من خلال التقنيات المستخدمة ؟

على الرغم من أن تقنيات الأغشية الرقيقة تمثل حصة صغيرة من السوق في الأجهزة الكهروضوئية ، فمن المتوقع أن ينمو هذا القطاع بسرعة ، حيث يوجد اهتمام كبير بتطوير طرق تصنيع جديدة يمكن أن تطلق وفورات الحجم.[spacer height=”20px”]

خلايا الكادميوم تيلورايد الشمسية

كانت أول تقنية للأغشية الرقيقة التي تم تطويرها هي السيليكون غير المتبلور ، حيث تم ترسيب السيليكون بشكل عشوائي على ركيزة .[spacer height=”20px”] واجهت هذه التقنية بعض المشاكل: كانت عملية إيداع السيليكون على الركيزة مستهلكة للوقت ومكلفة . وكانت الخلايا غير فعالة في الكثير من انواع الخلايا الشمسية ولكن كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية بدقة؟ .[spacer height=”20px”] تعد تقنية الأغشية الرقيقة CdTe أكثر كفاءة بنسبة 11% من السيليكون غير المتبلور ،حيث أن فجوة النطاق (الطاقة اللازمة لإثارة إلكترون من ذرته إلى حالة يمكن للإلكترون أن يتحرك فيها بحرية) هي 1.4 إلكترون فولت وبالتالي تطابق الطيف الشمسي للغاية .[spacer height=”20px”] كما أنه أكثر ملاءمة للإنتاج الضخم للكثير من انواع الخلايا الشمسية . حيث يمكن ترسيب الفيلم الرقيق CdTe على الركيزة بسرعة وهي تقنية عالية الإنتاجية. تشتمل كل خلية على تقاطع n-doped كادميوم كبريتيد ، يُعرف باسم “طبقة النافذة” ، فوق طبقة p-doped من تيلورايد الكادميوم ، والمعروفة باسم “الماص”.[spacer height=”20px”] يغطي ملامس أمامي شفاف موصل كبريتيد الكادميوم ، بينما يكون CdTe على اتصال مع ركيزة سطحية خلفية موصلة.[spacer height=”20px”]

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية ؟

على الرغم من إمكاناتها ، فقد تحركت صناعة الإلكترونيات لمحاولة إزالة عنصر الكادميوم من  الإلكترونيات الشخصية في انواع الخلايا الشمسية لأن الكادميوم هو سم تراكمي. في أوروبا ، كان تشريع تقييد المواد الخطرة (RoHS) قويًا في القضاء على الكادميوم من الأجهزة الإلكترونية بسبب الآثار الصحية.[spacer height=”20px”] لا يمثل الكادميوم خطرًا على صحة المستهلكين فحسب ، بل يمثل أيضًا خطرًا على عمال المناجم أثناء استخراج المواد الخام ، وعلى العمال الذين يقومون بمعالجة المواد ، وفي نهاية العمر الافتراضي أثناء التخلص منها.[spacer height=”20px”]

الدائرة الكهربائية في تصنيع الخلايا الشمسية

تشتمل الدائرة الكهربائية على جهاز يعطي الطاقة للجسيمات المشحونة التي تشكل التيار في مختلف انواع الخلايا الشمسية ، مثل البطارية أو المولد ؛ الأجهزة التي تستخدم التيار في كيف تصنيع الخلايا الشمسية ، مثل المصابيح أو المحركات الكهربائية أو أجهزة الكمبيوتر ؛ وأسلاك التوصيل أو خطوط النقل.[spacer height=”20px”] اثنان من القوانين الأساسية التي تصف رياضيًا أداء الدوائر الكهربائية هما قانون أوم وقواعد كيرشوف.[spacer height=”20px”] يتم تصنيف الدوائر الكهربائية بعدة طرق.كما أيضا تحمل دائرة التيار المباشر تيارًا يتدفق في اتجاه واحد فقط.[spacer height=”20px”] تحمل دائرة التيار المتردد تيارًا ينبض ذهابًا وإيابًا عدة مرات كل ثانية ، كما هو الحال في معظم الدوائر المنزلية. (للحصول على مناقشة أكثر تفصيلاً لدارات التيار المباشر والمتناوب ، انظر الكهرباء: التيار الكهربائي المباشر والكهرباء: التيارات الكهربائية المتناوبة .[spacer height=”20px”] كما أيضا تشتمل الدائرة التسلسلية على مسار يتدفق فيه التيار بأكمله عبر كل مكون وذا أهم مبدا في موضوعكيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية ؟ [spacer height=”20px”]  .

تصنيع الخلايا الشمسية بالدوائر المتوازية

تتكون الدائرة المتوازية من فروع بحيث ينقسم التيار وجزء منها فقط يتدفق عبر أي فرع. الجهد  ، أو فرق الجهد ، عبر كل فرع من فروع الدائرة المتوازية هو نفسه . لكن التيارات قد تختلف و هذا من العوامل المهمة في فهم كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية .[spacer height=”20px”] في الدائرة الكهربائية المنزلية ، على سبيل المثال . يتم تطبيق نفس الجهد عبر كل مصباح أو جهاز ، ولكن كل من هذه الأحمال تسحب كمية مختلفة من التيار.[spacer height=”20px”] كما أيضا توفر عدد من البطاريات المماثلة المتصلة بالتوازي تيارًا أكبر من بطارية واحدة ، لكن الجهد هو نفسه بالنسبة لبطارية واحدة. انظر أيضًا الدائرة المتكاملة ؛ دارة مضبوطة.[spacer height=”20px”]

كيف يتم تصنيع الخلايا الشمسية CIGS

خلية شمسية CIGS هى خلية شمسية من نحاس إنديوم غاليوم سيلينيد كامل . جهاز كهروضوئي رقيق يستخدم طبقات أشباه الموصلات من نحاس الإنديوم سيلينيد الغاليوم (CIGS) لامتصاص أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء.[spacer height=”20px”] على الرغم من اعتبار الخلايا الشمسية CIGS في المراحل الأولى من التسويق التجاري على نطاق واسع إلا أنه يمكن إنتاجها باستخدام عملية لديها القدرة على تقليل تكلفة إنتاج الأجهزة الكهروضوئية.
وذلك نظرًا لتحسن أداء منتجات CIGS وتوحيدها وموثوقيتها .[spacer height=”20px”] فإن التكنولوجيا لديها القدرة على توسيع حصتها في السوق بشكل كبير وقد تصبح في النهاية تقنية “معطلة”. بالإضافة إلى ذلك ونظرًا لمخاطر استخراج الكادميوم واستخدامه .[spacer height=”20px”] توفر الخلايا الشمسية CIGS مخاوف صحية وبيئية أقل من الخلايا الشمسية التي تتنافس معها الكادميوم تيلورايد.[spacer height=”20px”] تتميز الخلايا الشمسية CIGS بغشاء رقيق من سيلينيد الإنديوم والنحاس وسيلينيد الغاليوم النحاسي وكمية ضئيلة من الصوديوم. يعمل فيلم CIGS هذا بمثابة أشباه موصلات ذات فجوة نطاق مباشرة ويشكل ارتباطًا غير متجانس ،.حيث أن فجوات النطاق بين المادتين المختلفتين غير متكافئة.[spacer height=”20px”] يتم ترسيب خلية الأغشية الرقيقة على ركيزة ، مثل زجاج الصودا والجير .  أو المعدن ، أو فيلم البولي أميد ، لتشكيل التلامس مع السطح الخلفي.[spacer height=”20px”]

خلية شمسية CIGS

إذا تم اختيار مادة غير موصلة للركيزة ، كما أيضا يتم استخدام معدن مثل الموليبدينوم كموصل. كما أيضا يجب أن يكون ملامس السطح الأمامي قادرًا على توصيل الكهرباء وأن يكون شفافًا للسماح للضوء بالوصول إلى الخلية.[spacer height=”20px”] كما أيضا يتم استخدام مواد مثل أكسيد القصدير الإنديوم ، وأكسيد الزنك المخدر . أو مؤخرًا ، الأفلام العضوية المتقدمة القائمة على الكربون المصمم بالنانو لتوفير ذلك الاتصال الأومي.[spacer height=”20px”] تم تصميم الخلايا بحيث يدخل الضوء من خلال التلامس الأومي الأمامي الشفاف ويتم امتصاصه في طبقة CIGS. كما أيضا هناك تتشكل أزواج ثقب الإلكترون. تتشكل “منطقة النضوب” عند التقاطع غير المتجانس للمواد من النوع p و n للسطح المشبع بالكادميوم لخلية CIGS.[spacer height=”20px”] يفصل ذلك الإلكترونات عن الثقوب ويسمح لها بتوليد تيار كهربائي (انظر أيضًا الخلية الشمسية). في عام 2014 ، أنتجت التجارب المعملية كفاءة قياسية بنسبة 23.2 في المائة بواسطة خلية CIGS بهيكل سطح معدل.[spacer height=”20px”] كما أيضا تتمتع خلايا CIGS التجارية بكفاءات أقل ، كما أيضا تحقق معظم الوحدات النمطية حوالي 14 بالمائة من التحويل.[spacer height=”20px”] رقاقة خلية شمسية
الخلايا الشمسية و أسعار الخلايا الشمسية