تفاصيل المدونة

مع الطلب العالمي المتزايد على الطاقة المتجددة، أصبح توليد الطاقة الشمسية الضوئية تكنولوجيا أساسية في قطاع الطاقة النظيفة.أداء وكفاءة الألواح الشمسية تؤثر بشكل مباشر على توليد الطاقةعند اختيار الألواح الشمسية، غالباً ما يتساءل المستهلكون ما إذا كان الألواح الشمسية أحادية البلورات أو متعددة البلورات أفضل، ويتساءلون أيضًا عن تكوين مواد الألواح الشمسية.

I. المقارنة بين الألواح الشمسية أحادية البلورات ومتعددة البلورات

1خصائص الألواح الشمسية أحادية البلورات

لوحات الطاقة الشمسية من السيليكون الأحادي البلورات مصنوعة من السيليكون مع بنية بلورية واحدة. يتم إنتاجها باستخدام عملية Czochralski لإنتاج بلاطات السيليكون عالية الجودة،والتي يتم تقطيعها إلى رقائق رقيقة.

المزايا:

• كفاءة عالية:السيليكون أحادي البلورات له بنية بلورية منتظمة ، مما يؤدي إلى كفاءة نقل الإلكترونات العالية. عادة ما تكون كفاءة التحويل 20٪ -23٪ (مع نتائج المختبر تتجاوز 26٪) ،مما يؤدي إلى إنتاج طاقة أعلى لكل وحدة مساحة.

• الاستخدام الكبير للمساحة: بسبب كفاءتها العالية ، يمكن للألواح البلورية الأحادية توليد المزيد من الطاقة في المساحات المحدودة (مثل أسطح المناطق الحضرية) ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.

• مظهر جذاب:ألواح أحادية البلورات لها سطح أزرق داكن أو أسود موحد ، مع زوايا مستديرة في كثير من الأحيان (بسبب الشكل الأسطواني للبراميل السيليكونية) ،مما يجعلها تبدو أكثر حداثة ويجعلها مناسبة للمباني السكنية أو التجارية الراقية.

• الصمود: السيليكون أحادي البلورات نقي للغاية ويتمتع بمقاومة متفوقة للتحلل ، مما يؤدي إلى تدهور بطيء في الكفاءة على مدى الاستخدام الطويل الأجل (أكثر من 10 سنوات).

• أداء أفضل قليلاً في درجات الحرارة العالية:تختبر الألواح أحادية البلورات خسارة كفاءة ضئيلة في البيئات عالية درجة الحرارة، مما يجعلها مناسبة للمناطق الحارة.

العيوب:

• تكلفة أعلى:عملية تصنيع السيليكون الأحادي البلورية معقدة ومستهلكة للطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج وأسعار السوق مقارنة بالسيليكون متعدد البلورات.واستثمار أولي أكبر.

• نفايات عالية:عندما يتم قطع زجاجات السيليكون إلى رقائق مربعة رقيقة، يتم إنتاج كمية كبيرة من الخردة، مما يؤدي إلى استخدام أقل للموارد.

• حساسية للظلال: لوحات أحادية البلورات حساسة للغاية للظلال المحلية (مثل ظلال الأشجار أو الغبار) ، والتي يمكن أن تؤدي إلى انخفاض الكفاءة في جميع أنحاء اللوحة.

2خصائص الألواح الشمسية البوليكريستالية

تتكون الألواح الشمسية من السيليكون متعدد البلورات من مواد السيليكون ذات هياكل بلورية متعددة. يتم صب السيليكون المنصهر في قالب وتبريد لتشكيل زبرة.مما يؤدي إلى بنية بلورية معقدة نسبياً.

المزايا:

• تكلفة منخفضة:يمتلك السيليكون متعدد البلورات عملية تصنيع بسيطة واستهلاك طاقة منخفض، مما يؤدي إلى تكاليف إنتاج أقل بنسبة 10٪ إلى 20٪ تقريبًا من السيليكون أحادي البلور.هذا يجعلها أكثر تنافسية في الأسعار ومناسبة للمشاريع ذات الميزانيات المحدودة.

• الاستخدام العالي للموارد:طريقة صب البلاط تنتج مباشرة البلاطات السيليكونية المربعة ، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من نفايات القطع وكفاءة عالية في استخدام المواد الخام.

• التصنيع الصديق للبيئة:إنتاج السيليكون متعدد البلورات يستهلك طاقة أقل وله بصمة كربونية أصغر، مما يتماشى مع اتجاهات التصنيع الأخضر.

• مقاومة أكثر قليلاً للظلال:بسبب بنيتها الكريستالية المتنوعة، تخسر ألواح البولي كريستالينية الكفاءة الكلية بشكل ضئيل في ظل الظل الجزئي.

العيوب:

• كفاءة أقل:السيليكون البوليكريستالي لديه العديد من حدود الحبوب، والتي تعيق هجرة الإلكترونات. كفاءة التحويل عادة ما تكون بين 17٪ و 20٪،مما يؤدي إلى إنتاج طاقة أقل لكل وحدة مساحة من السيليكون أحادي البلور.

• متطلبات مساحة كبيرة:بسبب كفاءتها المنخفضة ، تتطلب الألواح البوليكريستالية مساحة أكبر لتحقيق نفس توليد الطاقة ، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات المحدودة في المساحة.

• مظهر عادي:ألواح البوليكريستالين لديها سطح أزرق مع نمط حبات غير منتظم والزوايا المربعة ، مما يؤدي إلى تأثير بصري أقل توحداً من ألواح البلورات الأحادية ،مما يعطيهم شعور "صناعي" قليلا.

• أداء ضعيف قليلاً في درجات الحرارة العالية:في البيئات ذات درجات الحرارة العالية ، تنخفض كفاءة الألواح البوليكريستالية أكثر قليلاً من الألواح البلورية الأحادية ، والأداء أسوأ قليلاً في المناطق الاستوائية.

• تدهور طول العمر:العيوب الكريستالية في السيليكون البوليكريستالين يمكن أن تسبب تدهورًا أسرع قليلاً في كفاءة الاستخدام على المدى الطويل ، مما يتطلب فحصًا أكثر تواتراً.

3سيناريوهات تطبيق الكريستال الواحد والكريستال متعدد

المنوكريستالين مناسبة للسيناريوهات التالية:

• مساحة محدودة:على سبيل المثال، أسطح المباني السكنية وأسطح المباني التجارية في المدن، حيث تتطلب الكفاءة العالية لتحقيق أقصى قدر من توليد الطاقة.

• المناطق ذات درجات الحرارة العالية:على سبيل المثال، جنوب الصين وجنوب شرق آسيا والشرق الأوسط، حيث يقدم الكريستال الأحادي مقاومة متفوقة لدرجات الحرارة العالية.

• المشاريع الراقية:على سبيل المثال، الفيلات ومشاريع اعتماد المباني الخضراء، حيث يكون مظهر وأداء الكريستال الأحادي أكثر انسجاما مع وضع الدرجة العالية.

• استثمارات طويلة الأجل:بالنسبة للمستخدمين الذين لديهم ميزانيات واسعة يبحثون عن عوائد ثابتة لأكثر من 25 عاما، يقدم البلورات الأحادية متانة متفوقة.

• البولي كريستالين مناسبة للسيناريوهات التالية:

• ميزانية محدودة:على سبيل المثال، مشروعات تخفيف الفقر في المناطق الريفية والطاقة الشمسية وتوزيع توليد الكهرباء في البلدان النامية، حيث أنخفاض تكلفة البوليكريستالين هو أكثر جاذبية.

• المنشآت الكبيرة:على سبيل المثال، محطات الطاقة الكهروضوئية الأرضية ومشاريع الطاقة الشمسية الصحراوية، حيث يقدم البوليكريستالين حلًا أكثر اقتصادية عندما تكون المساحة متاحة.

• البيئات المعقدة:على سبيل المثال، في المناطق الغبارية أو المعتقلة بشدة، البولي كريستالين أكثر قابلية للتكيف مع الظل الجزئي.

• عوائد قصيرة الأجل:بالنسبة للمستخدمين الذين يسعون إلى تحقيق عائد سريع على الاستثمار ، يقدم البوليكريستالين استثمارًا أدنى في البداية.

4اتجاهات السوق والتقدم التكنولوجي

في السنوات الأخيرة، تجاوزت حصة السوق للسيليكون أحادي البلورات تدريجياً حصة السوق للسيليكون المتعدد البلورات، ويرجع ذلك أساساً إلى العوامل التالية:

• اختراقات تكنولوجية:تحسنت خلايا السيليكون الأحادية البلورية من النوع N (مثل TOPCon و HJT) وتكنولوجيا النصف الخلية بكفاءة كبيرة ،وتستمر نسبة السعر إلى الأداء للمنتجات أحادية البلورات في التحسن.

• خفض التكاليف:توسيع إنتاج السيليكون أحادي البلورية وتحسين العملية قد قللت الفجوة في التكاليف مع متعدد البلورات (سعر البلورات الأحادي سيكون حوالي 0.36 $- 0.43 لكل واط في عام 2025، في حين أن أسعار الكريستالية المتعددة ستكون حوالي 0.29-0.36 $ لكل واط).

• توجيهات السياسة:تحرك أهداف "كربون مزدوج" الصين تطوير تكنولوجيا الطاقة الشمسية الضوئية عالية الكفاءة، ويتم تفضيل الكريستال الأحادي من قبل السياسة والسوق بسبب كفاءته العالية.

ومع ذلك، لم ينسحب السيليكون المتعدد البلورات تماما من السوق. في بعض البلدان النامية والمشاريع ذات الميزانية المنخفضة، لا يزال يحتوي السيليكون المتعدد البلورات على مكان.

5توصيات للاختيار بين البلورات الأحادية والبلورات متعددة

• الكفاءة أولاً:إذا كانت المساحة محدودة أو يتم البحث عن عوائد طويلة الأجل ، فإن البلورات الأحادية هي الخيار المفضل.

• الميزانية:إذا كان الاستثمار الأولي محدودًا ومساحة التثبيت كافية ، فإن البوليكريستالين أكثر اقتصادية.

• اعتبارات شاملة:تقييم الكفاءة والتكلفة بناءً على المناخ المحلي وظروف الظل وموقع المشروع. على سبيل المثال ، يوصى بالبلورات الأحادية في المناطق الساحلية الجنوبية ،بينما يمكن اعتبار البولي كريستالين في مناطق الصحراء الشمالية الغربية.