في الفترة الأخيرة، قمنا بجمع وتحليل البيانات المتعلقة بـ ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة والمتاحة حاليًا في الأسواق العالمية. في هذا المقال، سنركز على استعراض ومقارنة الألواح التي تتفوق كفاءتها على 22%.
ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة
لإعداد هذه الدراسة، قمنا باختيار ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة التي تتمتع بأعلى كفاءة والمتاحة على المواقع الرسمية للمصنعين. حيث بلغ عدد الألواح التي تتجاوز كفاءتها 22% نحو 12 لوحًا، من 12 مصنعًا مختلفًا. كما هو موضح في الرسم البياني في الشكل (1).
ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة المتوافرة في الأسواق العالمية هو لوح بتقنية الاتصال الخلفي المتكامل (IBC) من شركة ماكسيون سولار (Maxeon Solar)، طراز “SPR-MAX6-440” بكفاءة تبلغ 22.8%. بينما يأتي في المركز الثاني لوح بتقنية التوب كون (TOPCON) من شركة جوليود (Jolywood)، طراز “700-HD132N” بكفاءة 22.53%. أما في المركز الثالث، فهناك لوح بتقنية الخلايا غير المتجانسة (HJT) من شركة كانيديان سولار (Canadian Solar)، طراز “CSSR 440HAG” بكفاءة 22.5%. من خلال الرسم البياني، نلاحظ اختلافًا كبيرًا في قدرة الألواح، حيث أن قدرة كل لوح تعتمد بشكل رئيسي على المساحة وعدد الخلايا المستخدمة في تصنيعه.
التقنيات المستخدمة في صناعة الألواح
جميع ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة المتوافرة في الأسواق العالمية التي تتجاوز كفاءتها 22% تم تصنيعها باستخدام خلايا من نوع (N-type)، سواء بتقنيات التوب كون (TOPCON)، الخلايا غير المتجانسة (HJT)، أو الاتصال الخلفي المتكامل (IBC). من المهم الإشارة إلى أنه يوجد لوح واحد بتقنية البيرك (PERC) من شركة GCL تصل كفاءته إلى 22%، وهي تعتبر كفاءة عالية في الوقت الحالي لتقنية البيرك مقارنة ببقية المصنعين الذين تتراوح كفاءتهم بين 21.5% و 21.7%. لهذا السبب،
قمنا بالتواصل مع شركة GCL للحصول على تفاصيل إضافية حول هذا اللوح وتوافره تجارياً في الأسواق حالياً، لكننا لم نتلقَ أي رد من الشركة حتى وقت كتابة هذا المقال. من جهة أخرى، تجدر الإشارة إلى أن جميع الألواح التي تتجاوز كفاءتها 22% تم تصنيعها باستخدام تقنية أنصاف الخلايا (Half-cut cells)، باستثناء ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة من شركة ماكسيون سولار، الذي استخدم خلايا كاملة (Full-cells) في تصنيعه.
مقاسات الخلايا
تفاوتت مقاسات الخلايا المستخدمة في تصنيع أألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة المتوافرة في الأسواق العالمية، حيث تم استخدام الخلايا بمقاس 210 مم × 210 مم في ثلاثة ألواح، والخلايا بمقاس M10 (182 مم × 182 مم) في خمسة ألواح، والخلايا بمقاس M6 (166 مم × 166 مم) في ثلاثة ألواح أخرى، بالإضافة إلى لوح واحد باستخدام خلايا بمقاس 161.7 مم × 161.7 مم.
انخفاض القدرة في السنة الأولى
يقترب الانخفاض الناتج عن التعرض لأشعة الشمس (LID) لألواح خلايا النوع (N-type) من الصفر. ومع ذلك، يظهر اختلاف واضح بين المواصفات الفنية للألواح في مقدار الانخفاض التدريجي في قدرتها خلال السنة الأولى، وذلك بين مختلف الشركات المصنعة. على سبيل المثال،
يبلغ انخفاض القدرة في السنة الأولى لألواح تقنية الاتصال الخلفي المتكامل (IBC) من شركة ماكسيون سولار (Maxeon Solar) حوالي 2%، بينما يبلغ 1% لألواح شركة SPIC. بالنسبة لتقنية التوب كون (TOPCON)، فإن انخفاض القدرة في السنة الأولى لألواح خمس شركات (Jolywood, Hanersun, Jinko Solar, Astronergy, Phono Solar) يصل إلى 1%، في حين يبلغ 1.5% لألواح شركة Qcells.
الانخفاض التدريجي في القدرة
تراوح الانخفاض التدريجي في القدرة (Annual Degradation) للألواح في هذه الدراسة بين 0.25% سنويًا لألواح شركة Maxeon Solar بتقنية الاتصال الخلفي المتكامل (IBC) و 0.55% سنويًا لألواح شركة GCL بتقنية البيرك (PERC). كما هو الحال مع انخفاض القدرة في السنة الأولى، نلاحظ أيضًا اختلافًا واضحًا بين الانخفاض التدريجي في القدرة (Annual Degradation) لنفس تقنية الخلايا بين مختلف الشركات المصنعة.
من خلال دراستنا للنشرات الفنية من مختلف مصانع الألواح الشمسية، لاحظنا أن فترة الكفالة تعد من أبرز المواصفات الفنية التي يظهر فيها أكبر اختلاف بين الشركات المصنعة، سواء بالنسبة للكفالة المحدودة للمنتج (Limited Product Warranty) أو الكفالة المحدودة للطاقة القصوى (Limited Power Warranty). بينما تراوحت فترات الكفالة المحدودة للمنتج لبقية الشركات بين 12 و30 عامًا (12، 15، 20، 25 أو 30 عامًا)، بينما كانت الكفالة المحدودة للطاقة القصوى تتراوح بين 25 و30 عامًا.
من الجدير بالذكر، أنه لا توجد علاقة واضحة بين الألواح ذات الزجاج المزدوج (Double Glass) وزيادة مدة الكفالة، ولا بين التقنية المستخدمة في صناعة الألواح. يعود هذا الأمر إلى سببين رئيسيين: الأول هو عدم وجود معيار عالمي أو آلية فحص موحدة لتحديد مدة الكفالة، والثاني هو أن بعض الشركات قد تزيد من مدة الكفالة لأغراض تسويقية وإعلامية.
معامل درجة الحرارة للقدرة
تراوح معامل درجة الحرارة للقدرة بين -0.26%/°C للألواح بتقنية الخلايا غير المتجانسة (HJT) و 0.36%/°C للألواح من شركة GCL بتقنية البيرك (PERC).
سعة حاويات الشحن
تعد سعة حاويات الشحن من العوامل الاقتصادية المهمة في اختيارألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة المتوافرة في الأسواق العالمية، خصوصًا عند شحن الألواح إلى دول بعيدة عن أماكن تصنيعها أو في حالات ارتفاع أسعار الشحن، كما حدث في السنوات الأخيرة نتيجة لجائحة كورونا ومشاكل سلاسل الإمداد. في دراستنا للألواح التي تتجاوز كفاءتها 22%، تراوحت سعة حاوية الشحن 40 قدمًا بين 324.72 كيلو واط ذروة لألواح طراز “EVPV410H” من شركة باناسونيك (Panasonic) و417.69 كيلو واط ذروة لألواح طراز “CP18-72H580W” من شركة Hanersun. ومن الجدير بالذكر أن النشرة الفنية الخاصة بألواح شركتي ماكسيون سولار (Maxeon Solar) وQcells لم تذكر سعة الحاوية للألواح الخاصة بهما.
وزن الألواح
يعد وزن الألواح من المواصفات المهمة لأنها تؤثر على عمليات المناولة والتركيب. كما أن وزن اللوح لكل متر مربع (كغ/م²) يعد من العوامل الأساسية في التركيبات على أسطح المنازل والمنشآت، حيث يساعد في دراسة قدرة الأسطح على تحمل الأحمال الإضافية الناتجة عن تركيب الألواح. تراوح وزن الألواح التي تتجاوز كفاءتها 22% بين 19.9 كيلوغرام و38 كيلوغرام. نظرًا لاختلاف الألواح بشكل كبير من حيث المساحة، يمكن الاعتماد على وزن الألواح لكل متر مربع للمقارنة بين الألواح المختلفة.
حيث تراوحت الألواح ذات الزجاج المزدوج (Double Glass) بين 11.8 كغ/م² و13.6 كغ/م²، في حين تراوح وزن الألواح ذات الزجاج والطبقة الخلفية (Glass Backsheet) بين 10.3 كغ/م² و11.3 كغ/م².
سمك الزجاج
بلغ سمك الزجاج في جميع الألواح ذات الزجاج والطبقة الخلفية (Glass-Backsheet) التي تتجاوز كفاءتها 22% حوالي 3.2 ميليمتر. أما بالنسبة لسمك الزجاج في الطبقة الأمامية للألواح ذات الزجاج المزدوج (Double Glass) التي تتجاوز كفاءتها 22%، فقد بلغ 2 ميليمتر. فيما يخص سمك الطبقة الخلفية، فقد كان 2 ميليمتر لجميع الألواح، باستثناء لوح شركة كانيديان سولار (Canadian Solar)، حيث بلغ سمك الطبقة الخلفية 1.6 ميليمتر فقط.
في الختام، استعرضنا في الدراسة العوامل الفنية والاقتصادية التي تؤثر في اختيار ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة، مثل التقنيات المستخدمة، سعة الحاويات، وزن الألواح، ومعامل درجة الحرارة للقدرة. كما تناولنا فترات الكفالة واختلافاتها بين الشركات المصنعة. تُظهر الدراسة أهمية هذه المواصفات في اتخاذ قرارات مستنيرة عند اختيار ألواح الطاقة الشمسية الأعلى كفاءة المتوافرة في الأسواق العالمية، مع مراعاة العوامل الاقتصادية مثل الشحن واللوجستيات. الفهم الجيد لهذه التفاصيل يساعد في اختيار الألواح الأنسب لتحسين الكفاءة والاستدامة في مشاريع الطاقة الشمسية.
