الشقوق الصغيرة في الخلايا الشمسية

الخلايا الشمسية الكهروضوئية الحديثة تصنع بسمك لا يتجاوز 200 ميكرومتر، مما يجعلها هشة جداً وتتطلب معاملة دقيقة وحذرة، وهناك عدة عوامل يمكن أن تسبب ظهور الشقوق الصغيرة في هذه الخلايا، والتي غالبًا ما تكون غير مرئية للعين المجردة، ومن أجل اكتشاف هذه الشقوق وتحديد مواقعها بدقة تستخدم تقنيات متقدمة مثل التصوير باللمعان الكهربائي التي تتيح فحص الخلايا بدقة وكفاءة، فهذه التقنيات تلعب دور حاسم في ضمان جودة وأداء الخلايا الكهروضوئية المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية.

أسباب حدوث شقوق الخلايا

1. تظهر الشقوق الصغيرة في الخلايا الكهروضوئية خلال مراحل التصنيع، خاصة في الربط الكهربائي (Stringing) واللحام (Soldering)، وأثناء المناولة والنقل غير المؤتمت، فيتم استخدام تقنيات التصوير باللمعان الكهربائي (Electroluminescence (EL) Imaging) للكشف عن هذه الشقوق قبل وبعد عملية التصفيح (Lamination)، حيث تعد هذه الفحوصات جزء أساسي من إجراءات ضمان الجودة، مما يساعد في تصنيف الألواح بناء على معايير المصنع الداخلية، فتساهم هذه الفحوصات في تحسين الأداء والكفاءة، وضمان تقديم منتجات عالية الجودة خالية من العيوب، مما يعزز من موثوقية الألواح الشمسية وقدرتها التشغيلية.
2. تظهر الشقوق في الألواح الشمسية خلال عملية الشحن والنقل من المصنع إلى موقع المشروع نتيجة للعبوة الضعيفة أو التغليف غير الملائم، فقد تساهم هذه العيوب في تغليف الألواح أو عدم الالتزام بالتعليمات الخاصة بالشحن الواردة في الأدلة الإرشادية من مصانع الألواح في إحداث تلفيات، وتعد هذه المشكلات من العوامل الرئيسية التي تؤدي إلى ظهور الشقوق الصغيرة خلال النقل، مما يتطلب دقة واهتمام كبير في مراحل التغليف والتحميل والنقل لضمان وصول الألواح بحالة سليمة وخالية من التلفيات إلى موقع المشروع.
3. قد تظهر الشقوق خلال تنزيل الألواح في موقع المشروع أو أثناء المناولة وتركيبها على الهياكل المعدنية، حيث تتطلب هذه المراحل عناية فائقة لتجنب التلف الناتج عن المعاملة غير الحذرة، مما يؤكد على أهمية اتباع إجراءات السلامة والتحميل الدقيقة لضمان سلامة الألواح وأداءها الأمثل بعد التركيب.
4. تظهر الشقوق في الألواح الشمسية خلال الصيانة والتشغيل بسبب أساليب تنظيف غير ملائمة أو سير كوادر الصيانة عليها. تساهم الظروف البيئية، مثل الرياح العاتية، تساقط البرد الشديد، الثلوج الكثيفة، واختلاف درجات الحرارة بين الليل والنهار، في حدوث الشقوق تتطلب هذه العوامل اهتمامًا خاصًا للحفاظ على سلامة الألواح وضمان أدائها المثالي. من المهم اتباع إجراءات دقيقة لتجنب هذه المشاكل والحفاظ على كفاءة الألواح.

المشكلات الناتجة عن الشقوق الصغيرة في الألواح الشمسية

• الشقوق التي تعزل جزء من الخلية الكهروضوئية تؤدي إلى انخفاض كفاءة الخلية وتؤثر على إنتاجية الألواح بشكل عام، بالإضافة إلى ذلك تعمل هذه الشقوق في زيادة الفاقد الناتج عن عدم التماثل بين السلاسل المختلفة في اللوح، مما يؤثر سلبًا على الأداء العام للأنظمة الكهروضوئية ويزيد من خسائر الطاقة الناتجة.
• الشقوق الصغيرة في الألواح قد تتوسع بمرور الزمن نتيجة التعرض للإجهادات الميكانيكية مثل الرياح أو تراكم الثلوج، وكذلك الإجهادات الحرارية الناتجة عن تغير درجات الحرارة، حيث أن هذه العوامل تساهم في زيادة حجم الشقوق تدريجيًا، مما يؤثر سلبًا على كفاءة الألواح ومتانتها مع مرور الوقت.
• الشقوق الصغيرة يمكن أن تعيق مرور التيار في بعض مناطق الخلية، مما يعزل هذه المناطق عن باقي أجزاء الخلية الكهروضوئية، وهذه العزلة تسبب انخفاض في كفاءة الخلية وتأثير سلبي على الأداء العام للنظام الكهروضوئي.
• الشقوق التي تعزل جزء من الخلية الكهروضوئية قد تسبب تكون نقاط ساخنة، مما يرفع درجة حرارة الجزء المعزول، وهذا يمكن أن يؤدي إلى تسريع تدهور الطبقة الخلفية، وانفصال الطبقات، وتسارع تدهور قدرة الألواح.

طرق كشف الشقوق:

وجود الشقوق الصغيرة في الألواح الشمسية لا يعني بالضرورة أن اللوح تالف أو غير صالح للاستخدام، حيث تعتمد الشركات المصنعة على معايير داخلية دقيقة لتقييم تأثير هذه الشقوق مع الأخذ في الاعتبار عددها ومسارها وبناءً على هذه المعايير يتم تحديد مدى تأثير الشقوق على أداء اللوح، لذلك لا يعتبر وجود الشقوق الصغيرة مؤشر فوري على التلف بل يتطلب ذلك تحليل مفصل لتحديد مدى تأثيرها على كفاءة اللوح، فهذه الإجراءات تساعد في ضمان أن الألواح الشمسية تظل فعالة وتستمر في تقديم الأداء المطلوب حتى مع وجود بعض العيوب البسيطة.

تحديد أسباب الشقوق الصغيرة وتأثيرها على أداء الألواح الشمسية أو المشروع ككل يعد عملية معقدة تعتمد على العديد من العوامل الفنية والتفاصيل الدقيقة، وعلى الرغم من عدم وجود حلول نهائية لعلاج الشقوق الصغيرة بدأت بعض الشركات في تقديم تقنيات تقلل من توسع هذه الشقوق وتمنع تفاقم المشكلة ومع ذلك لم تصبح هذه الحلول شائعة في السوق بعد، حيث أنه للكشف عن هذه الشقوق يتم استخدام تقنيات متقدمة مثل التصوير باللمعان الكهربائي، فهذه التقنية فعالة للغاية في فحص الألواح داخل المصانع ويمكن استخدامها في الموقع بعد تركيب الألواح على الهياكل المعدنية، لضمان سلامة الألواح وجودتها طوال دورة حياتها التشغيلية.