يؤدي الطلب المتزايد على وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية عالية الكفاءة بتكاليف إنتاج منخفضة إلى تصميمات جديدة للخلايا الشمسية. ولتحسين كفاءة الوحدة، يجب أولاً تحسين كفاءة الخلية لضمان التشغيل الأمثل في ظل ظروف الوحدة.
يمكن تغيير عدد قضبان التوصيل لتقليل المقاومة التسلسلية الكلية للخلايا الشمسية المتصلة. كما أن الجهاز ذو قضبان التوصيل المتعددة يتميز بإمكانية توفير كبيرة في التكاليف نظرًا لانخفاض استهلاك المعدن في عملية التمعدن على الجانب الأمامي. وقد أدى ذلك إلى تطوير قضبان التوصيل المتعددة لصناعة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
ما هو قضيب التوصيل الخاص بالخلايا الشمسية؟
تُطلى الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون بشرائح معدنية رفيعة مستطيلة الشكل مطبوعة على وجهيها الأمامي والخلفي. تُسمى هذه الموصلات المعدنية بقضبان التوصيل، ولها وظيفة أساسية تتمثل في توصيل التيار المستمر الناتج عن الخلية الشمسية. غالبًا ما تُصنع قضبان التوصيل في الخلايا الشمسية من النحاس المطلي بالفضة. يُعد طلاء الفضة ضروريًا لتعزيز توصيل التيار (من الأمام) وتقليل الأكسدة (من الخلف).
كيف يعمل نظام التوصيل الشمسي:
تجمع الموصلات التيار المتولد وتوصله إلى قضبان التوصيل. تُلحم أسلاك التوصيل بقضبان التوصيل لربط سلسلة من الخلايا، وبالتالي جمع التيار الكهربائي لسلسلة واحدة. تُوصل مجموعات من سلاسل الخلايا الموصولة بأسلاك التوصيل على التوازي بواسطة أسلاك التوصيل، والتي بدورها توصل الطاقة الإجمالية من جميع الخلايا إلى صندوق التوصيل.
بشكل أساسي، يتميز سطح الخلية الشمسية التقليدية بشبكة من هذه الموصلات الدقيقة التي تجمع التيار وتوصله، بالإضافة إلى قضبان التوصيل التي تنقل التيار. تُطبع هذه الموصلات - قضبان التوصيل والموصلات - على السطح باستخدام تقنية تُسمى الطباعة بالشاشة، وهي عملية سبق أن شرحناها في مقال سابق حول إنتاج الخلايا الشمسية.
قضبان التوصيل الشمسية – اتجاهات التطوير والمستقبل:
يتضمن تصميم الخلايا الشمسية الأكثر شيوعًا وجود موصلين أو ثلاثة موصلات كاملة مطبوعة على الخلية. ولا تزال غالبية وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية تستخدم خلايا ذات ثلاثة موصلات (3BB) كما هو شائع اختصارها.
بما أن العمل على تحسين تقنيات الخلايا الشمسية الحالية أصبح أكثر صعوبة مع سعي الباحثين جاهدين لاستخلاص المزيد من الخلايا التقليدية، وبما أن تقنيات الخلايا الشمسية الجديدة والمستقرة والمذهلة لا تزال بعيدة عن متناول التيار السائد، فإن الاتجاه المتزايد في الصناعة هو إعادة التفكير في تصميم الخلايا وتصنيعها لزيادة الكفاءة والموثوقية بشكل أكبر.
ما هي خلايا ناقل البيانات المتعددة؟
تُعدّ الخلايا متعددة الموصلات، ولا سيما الخلايا ذات الخمسة موصلات (5BB)، من أبرز الاتجاهات الحالية في تصميم الخلايا والوحدات الشمسية. ويؤدي هذا العدد المتزايد من الموصلات إلى تقليل فقدان المقاومة الداخلية، وذلك نتيجةً لتقارب المسافة بين الموصلات.
قضبان توصيل مختلفة في الخلية الشمسية
على الرغم من أن زيادة عدد قضبان التوصيل تزيد من تظليل الخلية الشمسية، إلا أن الأداء العام للخلايا متعددة قضبان التوصيل أفضل بكثير من أداء الخلايا التقليدية ثنائية أو ثلاثية قضبان التوصيل، وذلك بفضل تقليل طول الموصلات الفعال بين قضبان التوصيل، مما يقلل من فقدان المقاومة، بالإضافة إلى انخفاض تأثير الشقوق الدقيقة. ونظرًا لأن الشقوق الدقيقة تحدث عادةً بين قضبان التوصيل، فإن تأثيرها يقتصر على أجزاء أصغر من الخلية المتأثرة بين قضيبين. وبالتالي، بالمقارنة مع الخلايا التقليدية ثنائية أو ثلاثية قضبان التوصيل، فإن موثوقية الخلية متعددة قضبان التوصيل على المدى الطويل أعلى حتى في حالة وجود شقوق دقيقة.
